JP4628956B2 - 歯ブラシ - Google Patents

Description

本発明は、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）からなるフィラメントを刷毛として用いた歯ブラシに関するものである。

一般に、歯ブラシの刷毛としては、ナイロン（６−１２ナイロン、６−１０ナイロン）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの合成樹脂が用いられている。これに対し、近時、耐久性に優れたポリエステル樹脂として、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）からなるフィラメントもしくはポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするフィラメント（以下、これらを総称して「ＰＴＴ毛」という）を用いた歯ブラシ（特許文献１〜４参照）が提案されているが、原料が高価であるため、これまで市販されていなかった。しかし、近年原料が安価に供給されるようになり、ＰＴＴ毛を用いた歯ブラシもコスト的に実用化のレベルにまでなって来ている。なお、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）は、その分子構造からポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）と呼ばれることもある。

ＰＴＴは、ｎ−プロパンジオールとテレフタル酸の重縮合体であって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とＰＢＴの中間の直鎖炭素鎖を持つポリマーであり、その立体的な分子構造から伸長・回復性に優れ、小さな応力で伸びるとともに回復力も大きいため、歯ブラシの刷毛として用いた場合、毛の開き耐久性が向上し、歯ブラシとしての高い耐久性が予測された。

しかし、実際にＰＴＴ毛を歯ブラシに用いてみると、単にＰＴＴ毛を用いただけでは当初予測されたような高い耐久性を得ることは難しいことが判明した。そこで、例えば特許文献３では、ＰＴＴ毛の単糸繊度を５０ｄｔｅｘ以上、極限粘度を０．８〜１．３ｄｌ／ｇ、沸水収縮率を２％以下とすることが提案され、沸水収縮率としては、表１中の実施例１〜１０に示された範囲（最大１．８％〜最小０．５％）が適性である旨が記載されている（２３頁２〜８行参照）。

しかしながら、本発明者らの実験・研究によれば、必ずしも上記熱水収縮率の範囲が毛開き耐久性において最も優れているとは言い切れず、充分な検討がなされているとは言えなかった。なお、上記特許文献３における「沸水収縮率」とは、ＪＩＳ Ｌ １０１３（１９９９年）に規定の「熱水収縮率」と同義語と解釈される。

また、一般的に歯ブラシの形状は使いやすくて歯垢除去効果が高いものがよく、口腔内の隅々まで毛先が届くように植毛部はコンパクトなものが望まれる。このような歯ブラシとして、従来、例えば、植毛面積を１．０〜１．７ｃｍ^２とするとともに、首部のたわみ量を５．０〜１０．０ｍｍ／ｋｇとした歯ブラシ（特許文献５参照）、植毛穴の穴面積を１．２ｍｍ^２以下、植毛密度を２５〜３５％とした歯ブラシ（特許文献６参照）など、種々の仕様からなる歯ブラシが提案されている。

しかしながら、上記仕様の歯ブラシは、刷毛としてナイロン毛やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）毛を用いた歯ブラシに対するものであり、ＰＴＴ毛を用いた歯ブラシにそのまま適用しても、ＰＴＴ毛との物性の違いのために充分な効果を挙げることはできない。

特開平８−１７３２４４号公報（全文） 特表２００１−５１１３７９号公報（全文、全図） 国際公開ＷＯ ０１／７５２００号パンフレット（全文、全図） 特開２００３−２４５１３３号公報（全文、全図） 特開平８−７０６３２号公報（全文、全図） 特開２００３−９９５１号公報（全文、全図）

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、ＰＴＴ毛の熱水収縮率およびヒステリシス特性を種々検討することにより、ＰＴＴ毛の毛開き耐久性をさらに向上し、より耐久性に優れた歯ブラシを提供することを第１の目的とするものである。さらに、ＰＴＴ毛特有の植毛部仕様とすることにより、毛開き耐久性の向上に加え、歯ブラシとしての操作性、刷掃実感、使用感もより向上させることを第２の目的とするものである。

本発明者らは、上記第１の目的を達成するため、ＰＴＴ毛を用いた歯ブラシにおけるＰＴＴ毛の熱水収縮率とヒステリシス特性について種々検討を行なった。その結果、熱水収縮率とヒステリシス特性を最適な値に設定することにより、毛開き耐久性をさらに向上し、より耐久性に優れた歯ブラシを得たものである。

すなわち、請求項１記載の発明は、刷毛の全部または一部にＰＴＴ毛を用いた歯ブラシにおいて、ＰＴＴ毛の熱水収縮率を０．４％以下、より好ましくは０〜０．３％以下としたものである。

なお、本発明でいう熱水収縮率とは、ＪＩＳ Ｌ １０１３（１９９９）で規定されているフィラメント収縮率（Ｂ法）を指すものであって、ＰＴＴ毛を熱水中に３０分間浸漬した後、次式によって算出した値である。

また、請求項２記載の発明は、上記請求項１の歯ブラシにおいて、ＰＴＴ毛として、刷毛の伸長・回復時の伸度と荷重を測定したヒステリシス曲線において、伸長時と回復時の荷重の差が最大となる伸度ＴΔｍａｘが、最大伸度Ｔｍａｘに対して５０％以下であるフィラメントを用いたことを特徴とするものである。

歯ブラシの使用によって刷毛に曲げ力が繰り返し作用すると、刷毛は徐々に湾曲して毛先が開いていく。その際に、刷毛の湾曲の外周側では引張力と回復力が繰り返し作用していると考えられる。そのような刷毛の引張および回復時の特性を表すには、刷毛の伸長・回復時の伸度と荷重を測定した図１に示すようなヒステリシス曲線が適切である。

このヒステリシス曲線において、伸長時と回復時の軌跡が同一である場合、伸長・回復に伴うひずみが残らないことになり、理想的であるが、実際の高分子素材の刷毛では難しく、伸長時と回復時の軌跡に差があり、図１に示すようにいわゆるヒステリシスを描く。このヒステリシス曲線で囲まれた部分の面積は伸長のために加えられたエネルギーのロスとなり、刷毛にひずみの形で残留することになる。そこで、ＰＴＴ毛について歯ブラシの刷毛として毛の開き耐久性に優れた特性を得るためには、この伸長・回復の軌跡の差を極力小さくすることが望ましい。

本発明者らの実験と検討の結果、図１のヒステリシス曲線において、伸長時と回復時の荷重の差が最大となる伸度ＴΔｍａｘが、最大伸度Ｔｍａｘに対して５０％以下、好ましくは４５％以下、より好ましくは４０％以下とすることによって、毛の開き耐久性が極めて高い歯ブラシが得られることが分かった。このような伸度ＴΔｍａｘからなるＰＴＴ毛を採用すれば、単なるＰＴＴ毛を用いた歯ブラシに比べて、毛の開き耐久性を格段に向上することができる。

なお、一般に、伸長時と回復時では、同じ伸度を与える荷重は伸長時のほうが大きく、伸長時荷重＞回復時荷重、である。したがって、伸長時と回復時の荷重の差が最大となる伸度ＴΔｍａｘができるだけゼロに近くなるようにすれば、伸長時と回復時の軌跡の乖離差を小さくすることができ、毛の開き耐久性をそれだけ高めることができる。差をゼロにできれば理想的であるが、上述のように実際の高分子素材ではヒステリシスがあるためにこの差をゼロにすることは困難であり、現実的には少なくとも１％以上である。

また、請求項３記載の発明は、上記請求項２の歯ブラシにおいて、ＰＴＴ毛として、伸長時と回復時の同一伸度における荷重の最大差ΔＦｍａｘが、最大伸度における最大荷重Ｆｍａｘに対して７０％以下であるフィラメントを用いたことを特徴とするものである。

伸長時と回復時の軌跡の差をさらに小さくするには、上記請求項２の歯ブラシの構成に加え、伸長時と回復時の同一伸度における荷重の最大差ΔＦｍａｘが、最大伸度における最大荷重Ｆｍａｘに対して７０％以下、好ましくは６０％以下の刷毛とすれば、刷毛の開き耐久性をさらに向上できることが分かった。この特性についても、理想的には０％まで小さくできればよいが、上述のように実際の高分子素材ではこの差をゼロにすることは困難であり、現実的には少なくとも１％以上となる。

また、請求項４記載の発明は、上記請求項２または３の歯ブラシにおいて、ＰＴＴ毛として、回復時に荷重がゼロに戻る伸度Ｔ０の最大伸度Ｔｍａｘに対する伸長回復率＝｛（Ｔｍａｘ−Ｔ０）／Ｔｍａｘ｝×１００が、５０％以上であるフィラメントを用いたことを特徴とするものである。

伸長時と回復時の軌跡の差をさらに小さくするには、上記請求項１または２の歯ブラシの構成に加え、さらに、回復時に荷重がゼロに戻る伸度Ｔ０の最大伸度Ｔｍａｘに対する比率、すなわち伸長回復率を５０％以上、好ましくは６０％以上とすれば、毛の開き耐久性がさらに向上することが分かった。この特性については、理想的には１００％であるが、上述のように実際の高分子素材ではゼロにすることは困難であり、現実的には最大でも９９％以下である。

また、請求項５記載の発明は、上記請求項４の歯ブラシにおいて、ＰＴＴ毛として、少なくとも最大伸度２５％時のヒステリシス曲線における伸長回復率が５０％以上、好ましくは６０％以上であるフィラメントを用いたことを特徴とするものである。

このように、少なくとも最大伸度２５％時のヒステリシス曲線において、伸長回復率が５０％以上、好ましくは６０％以上となるようにすれば、さらに優れた毛の開き耐久性を得ることができる。

さらに、本発明者らは、上記のようなＰＴＴ毛を用いた歯ブラシにおいて、どのような植毛部仕様の歯ブラシが操作性、歯垢除去効果、刷掃実感、使用感において最も優れるか、種々の実験と検討を行なった。その結果、次のような植毛部仕様を採用すれば、前記毛開き耐久性に加え、操作性、歯垢除去効果、刷掃実感、使用感も向上することを見出した。

すなわち、請求項６記載の発明は、上記請求項１〜５の歯ブラシにおいて、ヘッド部植毛面における刷毛の植毛面積を０．８〜１．５ｃｍ^２、植毛密度を３５〜４５％としたことを特徴とするものである。

刷毛の植毛面積とは、図２に示すように、歯ブラシヘッド部１の植毛面２の外周に並ぶ植毛穴３の外側を直線で結び、この直線によって囲まれた部分の面積Ｓを指すものである（ＪＩＳ Ｓ ３０１６（１９９５）参照）。

また、植毛密度とは、上記植毛面積Ｓに対する各植毛穴３の断面積の総和の比を指すものである。植毛穴の断面積としては、平線植毛法および熱融着法（特開昭６０−２４１４０４号公報参照）の場合は植毛穴３の断面積をそのまま採り、植毛穴の存在しないインモールド法（特開昭６１−２６８２０８号公報、特表平９−５１２７２４号公報参照）の場合や、熱融着法の場合でも予めヘッド部に植毛穴を形成しない場合には、毛束（または刷毛）を保持するために金型内に設けられた毛束保持具の貫通孔の孔断面積を採るものとする。

一般的に、歯ブラシの操作性を上げるには、前記植毛面積Ｓを小さくすることが有効であるが、従来のナイロン毛やＰＢＴ毛などを用いた歯ブラシの場合、あまりに植毛面積を小さくすると、毛開き耐久性が悪くなって直ぐに毛先が開いてしまう。その結果、毛先が歯面に当たらなくなり、使い始めの頃の歯垢除去力を長く維持することができない。

これに対し、ＰＴＴ毛は毛開き耐久性が非常に優れているため、これまで毛開き耐久性の悪化を懸念してあまりコンパクトにできなかった植毛面積を小さくすることができ、歯間部などの隙間への毛先到達性と口腔内操作性を向上できるとともに、歯垢除去効果も長期間にわたって持続する高品質な歯ブラシを作ることができる。

しかし、操作性向上の面からは植毛面積Ｓが小さい方がよいとは云え、極端に小さくしすぎると、刷掃に時間と手間がかかり、かえって操作性が悪くなってしまう。本発明者らの実験と検討によれば、ＰＴＴ毛を用いた歯ブラシの場合、植毛面積Ｓは０．８〜１．５ｃｍ^２の範囲が最も優れていることが分かった。

一方、植毛密度は、歯ブラシの刷掃実感と磨き心地に大きく関係する。植毛密度が低いとヘッド部植毛面は疎毛となり、刷掃実感の低い歯ブラシとなる。逆に、植毛密度を高くするとヘッド部植毛面は密毛となり、刷掃実感は高くなるが、全体的に硬くなるとともに、毛束が歯間部などの細かい隙間に入りにくくなる。本発明者らの実験と検討によれば、ＰＴＴ毛を用いた歯ブラシの場合、植毛密度は３５〜４５％の範囲が最も優れていることが分かった。

本発明で用いる熱水収縮率０．４％以下のＰＴＴ毛は、ＰＴＴからなるフィラメントの紡糸工程において、延伸加工を行なった後、フィラメント内の残留ひずみを取り除くための熱処理（エージング）を施すことによって得ることができる。この場合、紡糸工程のオンラインで熱処理することによって得ることができるし、また、オンラインで熱水収縮率が２．０〜１．０％程度となるように熱処理した後、一旦フィラメントを巻き取り、一定の長さにカットして一定本数を真っ直ぐに束ねた後、オフラインで熱水収縮率０．４％以下となるように熱処理することによっても得ることができる。

熱処理温度は１２０〜１６０℃が好ましいが、１００℃以下でも可能である。特に、オフラインの場合、６０〜８０℃でも時間をかければ熱水収縮率０．４％以下とすることができる。

紡糸は、単一素材であっても、芯鞘のような複合構造であっても、一般に用いられている方法を用いればよく、刷毛素材となる樹脂を溶融あるいは溶媒に溶解して流動状態にし、これを所望の刷毛断面構成となるように設計した紡糸口金の細孔から気体中または液体中に押し出して冷却・固化させることにより、未延伸刷毛とし、次いで温水浴中またはスチーム浴中で延伸や弛緩処理を行った後、ボビンなどに巻き取る方法が好適である。さらに、工程中で帯電防止剤、潤滑剤などの仕上げ剤を表面処理することもできる。

使用するＰＴＴ毛の用毛径（直径）としては、特に限定されるものではないが、通常使用されているストレート毛では、例えば断面が円形をした円柱状の場合、使用感、歯茎への当たり心地、耐久性の点から３〜１２ｍｉｌ（０．０７６〜０．３０５ｍｍ）、好ましくは５〜１１ｍｉｌ（０．１２７〜０．２７９ｍｍ）程度がよい。刷毛先端が細くなったテーパー毛（テーパー部先端径０．０１〜０．０８ｍｍ程度）の場合、テーパーの施されていない基部側の刷毛径を５〜１２ｍｉｌ（０．１２７〜０．３０５ｍｍ）程度とすることが好ましい。テーパー毛は、アルカリや酸を用いて化学的に溶解処理することで製造できるが、作業性の点からアルカリを用いる方法が好ましい。

刷毛の断面形状は、円形が一般的であるが、特に限定されるものではなく、円形の他、楕円形、三角形，四角形，五角形などの多角形、星形、三つ葉のクローバー形、四つ葉のクローバー形、直線や曲線からなる不定形など、必要に応じて任意の形状が選択されるが、物理的強度の点から円形が好ましい。

通常、刷毛の外観形状は毛先丸め部を除いて根元部から先端まで同一径のストレート状であるが、刷毛の長軸方向に向けて所定のピッチで螺旋状にねじられていたり、ウェーブ処理、クリンプ処理を加えるなどしてもよい。また、先端に向かって径が細くなっていくテーパー毛の形態（例えば、先端部分の径が０．０１〜０．０８ｍｍ）であってもよい。さらに、刷毛先端をヘラ状、スクレイパー状、球状に加工してもよい。

刷毛断面を多層構造とする場合には、通常の歯ブラシで使用されている、ポリアミド（例：ナイロン６−１２、ナイロン６−１０、１２ナイロンなど）、ポリエステル（例：ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなど）、ポリプロピレンなどの硬質樹脂や、熱可塑性エラストマーのような軟質樹脂を用い、ＰＴＴとこれらを組み合わせた複合フィラメントとしてもよい。ＰＴＴの耐久性を生かすために、最も構成比率の高い素材、いわゆる主成分がＰＴＴとなるようにする。

刷毛の着色については、透明（ナチュラル）のままとすることもできるし、歯ブラシ外観の商品性を考慮して、顔料や染料による透明系着色あるいは不透明系着色（白色を含む）を施してもよい。さらに、必要に応じて、透明毛や着色毛を２種あるいはそれ以上、毛束単位あるいは毛束内の刷毛単位で組み合わせて使用してもよく、また、刷毛断面を多重芯鞘構造とする場合には、部分的に異なる素材や着色のものと組み合わせて用いることもできる。

着色方法としては、一般に行なわれるように紡糸する際の樹脂に着色剤を添加して着色するか、紡糸後あるいは紡糸工程に付随して、フィラメント表面から着色してもよい。また、歯ブラシへ植毛する前のカットピース状態（２５〜３５ｍｍ程度の刷毛長さからなる刷毛束）や植毛後に、刷毛の先端部分のみ、あるいは刷毛全体を着色することもできる。

さらに、刷毛の特性を損なわない範囲で、熱や光に対する安定化剤、難燃剤、フィラー、表面潤滑剤、帯電防止剤、殺菌素材（抗菌素材）、さらには他の硬質樹脂やエラストマーを適宜配合したり、塗布してもよい。

刷毛を束ねた毛束の断面形状は、通常は円形であるが、必ずしも円形である必要はなく、植毛部の設計に合わせて、三角形、四角形などの多角形、直線や曲線を組み合わせた不定形としてもよい。また、特に平線植毛の場合には、不定形断面の毛束と薄壁孔間植毛を組み合わせることにより、見かけ上全体が直線状あるいは曲線状に連続する毛束群とすることもできる。

毛束刷毛は、すべて同一の刷毛径や色である必要はなく、例えば、６ｍｉｌ（０．１５２ｍｍ）毛と７ｍｉｌ（０．１７８ｍｍ）毛、あるいは６ｍｉｌ（０．１５２ｍｍ）毛と８ｍｉｌ（０．２０３ｍｍ）毛といったように、外観、使用性、刷掃感、清掃効果などを考慮して適宜組み合わせることができる。さらに、ＰＴＴ毛以外の他の材質の刷毛と組み合わせることもできるし、シリコーンやエラストマーのようなゴム様の刷毛やチップと組み合わせてもよい。

毛束先端の毛切り形状は、従来の歯ブラシと同じく、全体が１つの平面状をした平切り、頂部のある山切り、平面状部分が複数段ある段切りなどが適宜選択される。また、カッター形状の工夫や複数回の毛切り工程を重ねることにより、様々な形状の組み合わせとすることもできる。通常、毛束を構成する刷毛の先端部分は毛先丸め処理が施される。テーパー毛の場合には、毛先をできる限り細くするために毛切り工程を経ない場合もあり、その場合には毛先丸め処理は施さなくてもよい。

毛束の配列は、通常は円形断面の毛束として格子状や千鳥状に配列され、ヘッド部幅方向にわたって２〜６列程度（最大幅３〜１３ｍｍ程度）、ヘッド部長手方向にわたって４〜１２列程度（最大長さ５〜３５ｍｍ程度）配列されるが、毛束断面形状や配列の組み合わせは刷掃目的や機能に応じて適宜選択すればよい。

刷毛または毛束を歯ブラシヘッド部の植毛面に固定する方法としては、従来公知の方法を利用することができ、例えば、平線と呼ばれる抜け止め部材（真鍮片、ステンレス片、硬質樹脂片など）で毛束を２つ折りにして植毛する平線植毛法、毛束の一端を熱などの手段によって溶融結合し、この結合部を金型内に臨ませた状態でヘッド部樹脂を充填して固定するインモールド植毛法（例えば、特開昭６１−２６８２０８号公報、特表平９−５１２７２４号公報参照）、毛束の一端とヘッド部を熱などの手段で溶融結合する熱融着植毛法（例えば、特開昭６０−２４１４０４号公報参照）などを利用すればよい。

刷毛を歯ブラシヘッド部に固定する場合、パッキングファクターが６０〜１００％、好ましくは７０〜９５％となるようにすると、毛立ちがよく、毛開き耐久性と外観に優れ、毛先を効率的に使用して清掃効果の高い歯ブラシとすることができる。また、歯ブラシヘッド部の一部に熱可塑性軟質樹脂やシリコーン樹脂などの軟質樹脂が使われている場合には、パッキングファクターが６０〜１２０％となるようにすると上記と同様の良好な歯ブラシとすることができる。

なお、パッキングファクターとは、植毛穴１穴に植毛される刷毛の断面積の総和を当該植毛穴の断面積で除した値を１００倍し、パーセント表示したものである。ただし、平線植毛法の場合、植毛穴内にある平線の面積を引いた値を植毛穴の断面積として用いる。また、植毛穴の存在しないインモールド法の場合や、熱融着法の場合でも予めヘッド部に植毛穴を形成しない場合には、ヘッド部に植毛する毛束（または刷毛）を保持するための金型治具の保持孔の孔断面積を植毛穴の断面積として用いる。

植毛された刷毛の毛丈（ヘッド部植毛面から刷毛先端までの高さ）は、毛束仕様や刷毛仕様、使用感、清掃効果などを考慮して適宜選択されるが、一般的には大人用として８〜１２ｍｍ程度、子供用として６〜８ｍｍ程度とされる。

植毛された毛束または刷毛の植毛角度（ヘッド部植毛面に固定された毛束または刷毛と植毛面とのなす角度）は、必ずしもヘッド部植毛面に垂直でなくてもよく、例えば特定の方向の掻き取り効果を高める目的で、ヘッド部植毛面に対して１５°〜２０°程度傾斜させて植毛することもある。

植毛穴の穴形状は、円形のほか、三角形、四角形などの多角形や、楕円形、長方形、直線や曲線を組み合わせた不定形としてもよい。植毛穴の断面積は、０．７５〜２．６ｍｍ^２程度に設定することが好ましい。植毛穴の断面積をこのような範囲とした場合、歯茎への当たり心地がよく、歯間部などの細かいすき間への毛先の挿入実感が高いブラシとすることができる。

植毛穴の深さ方向の形状については、穴径に変化のない円柱状穴でもよいが、下方に行くに従って穴径が細くなるようにテーパーを付けたものや、途中に段差を設けたもの、段差とテーパーとを組み合わせたものなども使用できる。これらの形状に加え、さらに穴底面の角隅部に０．３ｍｍ程度の面取り加工を施してもよい。

ヘッド部植毛面に形成される植毛穴の穴数は、１０〜４０穴程度であり、単一穴形状の植毛穴を単独で使用してもよいし、異なる穴形状の植毛穴を組み合わせてもよい。また、全植毛穴のうち、少なくとも６０％程度以上が前記断面積０．７５〜２．６ｍｍ^２の条件を満たしていれば、その他のさまざまな穴断面積を持つ植毛穴を組み合わせることも可能である。

植毛穴とヘッド部外周縁との距離は、強度が確保できる最低限の幅があればよく、０．５〜１．５ｍｍ、より好ましくは０．５〜１．０ｍｍの範囲とする。

ヘッド部の厚さは、平線植毛法あるいは平線植毛法以外の植毛法によって若干の違いが見られるが、一般的には２〜６ｍｍ程度が望ましい。ヘッド部の厚さを薄くすれば口腔内の操作性は向上するが、一方において十分な植毛強度と耐折強度を確保するにはある程度の厚さが必要である。したがって、この両方の要望を兼ね備えるものとして、上記厚さ範囲とすることが望ましい。これによって、強度充分で操作性のよい歯ブラシとすることができる。

ヘッド部を含めて歯ブラシハンドルの構成樹脂としては、熱可塑性樹脂として、曲げ弾性率５００〜３０００ＭＰａ（ＪＩＳ Ｋ ７２０３）のものが好ましく、例えば、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレンなど）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなど）、ポリカーボネート（ポリエステルとのブレンドを含む）、ポリアリレート（ポリエステルとのブレンドを含む）、ポリオキシメチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースプロピオネート、ポリアミド（ナイロン）、ポリウレタン、ＰＭＭＡ樹脂などを用いることができるが、価格や加工性の点からポリプロピレンが好ましい。

また、透明性を重視する場合には、米国イーストマン社製ポリエステルの一種であるＰＣＴＡ樹脂がコストや耐歯磨剤性の点から好ましい。

また、上記の樹脂同士や熱可塑性エラストマー（オレフィン系、スチレン系、ポリエステル系、ウレタン系、ナイロン系など）、シリコーン樹脂などと組み合わせ、多色成形ハンドルとすることも好ましい。さらに、弾性率の異なる２種以上の材質で構成し、歯ブラシハンドルの一部または全部に可撓性を持たせることもできる。

なお、実際に本発明の歯ブラシを製造するに際しては、例えば図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、ＰＴＴ毛４からなる毛束の間に、ナイロン毛やＰＢＴ毛などの従来毛６からなる毛束（黒丸で示す）を適宜植毛するように構成すれば、この従来毛６からなる毛束に歯ブラシの取り替え時期を知らせるためのインジケータの役目を与えることができる。

すなわち、ＰＴＴ毛は伸長・回復性に優れ、歯ブラシの刷毛として用いた場合、高い耐久性を有するが、逆に、長期間の使用によって毛先が摩耗したり、ささくれだってきたりしても、毛先が開かないために歯ブラシの取り替え時期が不明瞭となることがある。そこで、図３（ａ）〜（ｄ）のように、ＰＴＴ毛４からなる毛束と一緒にナイロン毛やＰＢＴ毛などの従来毛６からなる毛束を適宜植毛しておけば、この従来毛６の毛先の開き具合から歯ブラシの取り替え時期が近づいていることを知らせることができる。

本発明によれば、ＰＴＴ毛の熱水収縮率やヒステリシス特性を最適な値に設定したので、ＰＴＴ毛を用いた歯ブラシにおける刷毛の開き耐久性をさらに向上することができ、より耐久性に優れた歯ブラシを提供することができる。

さらに、刷毛の植毛面積と植毛密度をＰＴＴ毛に最適な仕様としたので、歯ブラシヘッド部の植毛部をコンパクトに構成することができ、上記毛開き耐久性の向上に加え、歯間部などの隙間への毛先の到達性と口腔内操作性に優れ、しかも、歯垢除去効果が長期間にわたって持続する、高品質な歯ブラシとすることができる。

刷毛の伸長・回復時のヒステリシス曲線の説明図である。 歯ブラシヘッド部の平面図である。 ナイロン毛またはＰＢＴ毛を歯ブラシ取り替え時期告知用のインジケータとして用いた場合の例を示す図である。 刷毛の熱水収縮率の違いによる毛開き耐久性の試験結果を示すグラフである。 歯垢除去試験の試験結果を示すグラフである。 本発明の歯ブラシの第１の具体例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。 図６の歯ブラシの詳細図であって、（ａ）は図６（ａ）中のヘッド部の拡大平面図、（ｂ）は図６（ａ）中の植毛穴の拡大断面図、（ｃ）は図６（ｂ）中のＡ−Ａ’線位置における拡大断面図、（ｄ）は図６（ｂ）中のＢ−Ｂ’線位置における拡大断面図、（ｅ）は図６（ｂ）中のＣ−Ｃ’線位置における拡大断面図、（ｆ）は図６（ｂ）中のＤ−Ｄ’線位置における拡大断面図、（ｇ）は図６（ｂ）中のＥ−Ｅ’線位置における拡大断面図、（ｈ）は図６（ｂ）中のＦ−Ｆ’線位置における拡大断面図、（ｉ）は図６（ｂ）中のＧ−Ｇ’線位置における拡大断面図である。 本発明の歯ブラシの第２の具体例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。 図８の歯ブラシの詳細図であって、（ａ）は図８（ａ）中のヘッド部の拡大平面図、（ｂ）は図８（ａ）中の植毛穴の拡大断面図、（ｃ）は図８（ｂ）中のＡ−Ａ’線位置における拡大断面図、（ｄ）は図８（ｂ）中のＢ−Ｂ’線位置における拡大断面図、（ｅ）は図８（ｂ）中のＣ−Ｃ’線位置における拡大断面図、（ｆ）は図８（ｂ）中のＤ−Ｄ’線位置における拡大断面図、（ｇ）は図８（ｂ）中のＥ−Ｅ’線位置における拡大断面図、（ｈ）は図８（ｂ）中のＦ−Ｆ’線位置における拡大断面図、（ｉ）は図８（ｂ）中のＧ−Ｇ’線位置における拡大断面図である。 本発明の歯ブラシの第３の具体例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。 図１０の歯ブラシの詳細図であって、（ａ）は図１０（ａ）中のヘッド部の拡大平面図、（ｂ）は図１０（ａ）中の植毛穴の拡大断面図、（ｃ）は図１０（ｂ）中のＡ−Ａ’線位置における拡大断面図、（ｄ）は図１０（ｂ）中のＢ−Ｂ’線位置における拡大断面図、（ｅ）は図１０（ｂ）中のＣ−Ｃ’線位置における拡大断面図、（ｆ）は図１０（ｂ）中のＤ−Ｄ’線位置における拡大断面図、（ｇ）は図１０（ｂ）中のＥ−Ｅ’線位置における拡大断面図、（ｈ）は図１０（ｂ）中のＦ−Ｆ’線位置における拡大断面図、（ｉ）は図１０（ｂ）中のＧ−Ｇ’線位置における拡大断面図である。 本発明の歯ブラシの第４の具体例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。 図１２の歯ブラシの詳細図であって、（ａ）は図１２（ａ）中のヘッド部の拡大平面図、（ｂ）は図１２（ａ）中の植毛穴の拡大断面図、（ｃ）は図１２（ｂ）中のＡ−Ａ’線位置における拡大断面図、（ｄ）は図１２（ｂ）中のＢ−Ｂ’線位置における拡大断面図、（ｅ）は図１２（ｂ）中のＣ−Ｃ’線位置における拡大断面図、（ｆ）は図１２（ｂ）中のＤ−Ｄ’線位置における拡大断面図、（ｇ）は図１２（ｂ）中のＥ−Ｅ’線位置における拡大断面図、（ｈ）は図１２（ｂ）中のＦ−Ｆ’線位置における拡大断面図、（ｉ）は図１２（ｂ）中のＧ−Ｇ’線位置における拡大断面図である。

歯ブラシハンドルのヘッド部に、植毛面積Ｓ＝０．８〜１．５ｃｍ^２、植毛密度３５〜４５％の条件を満たすように２３穴の植毛穴（直径１．６ｍｍの丸穴）を形成し、これら植毛穴のそれぞれに、８ｍｉｌ（０．２０３ｍｍ）の太さからなるＰＴＴ毛を平線（厚さ０．２５ｍｍ）を用いて１穴当たり１９本（折り返しで３８本）ずつ植毛した後、毛丈が９．５ｍｍとなるようにカッターで平切りし、本発明の歯ブラシを作製した（表１中の実施例１〜３）。

なお、表１中に示すように、実施例１は熱水収縮率０．０３％、実施例２は熱水収縮率０．２６％、実施例３は熱水収縮率０．３４％に設定し、いずれも本発明の条件である熱水収縮率０．４％以下とした。また、パッキングファクターはいずれも７６．５％である。

上記実施例１〜３の各歯ブラシについて、毛開き耐久性試験（植毛部開き率）を行なった。その結果を表２および図４に示す。比較のため、熱水収縮率以外は実施例１〜３と同じ構成で、ＰＴＴ毛の熱水収縮率だけを０．５２％、０．７４％、１．５０％とした比較用の３種類の歯ブラシ（表１中の比較例１〜３）を作製し、同様の試験を行なった。さらに、参考例として、同じ刷毛径、同じ植毛本数からなるナイロン毛を用いた歯ブラシも作製し、同様の試験を行なった。これらの結果も表２および図４中に示した。

（試験方法）
上記各歯ブラシをモデル耐久性試験機にセットし、刷掃回数の増加による植毛部開き率を測定した。試験方法は、歯ブラシヘッド部を金属製の波板上に位置して刷毛先端が波板表面に接するように波板と平行に対向配置し、この状態で歯ブラシヘッド部と波板の全体を３７℃（略口腔内温度）の温水中に浸漬し、歯ブラシヘッド部を波板の波と直交する向きに往復動する。試験条件は、歯ブラシヘッド部に３００ｇの荷重をかけた状態で、往復速度１５０回／分、刷掃ストローク４０ｍｍで２万回まで刷掃し、１万回刷掃時点と２万回刷掃時点の２回、それぞれの歯ブラシについて植毛部開き率を測定した。

なお、植毛部開き率とは、使用開始前におけるヘッド部植毛面に植毛された刷毛群の植毛部幅（ハンドル長手方向と直交する向きに計った刷毛群の先端全幅）と、前記モデル耐久性試験機にて所定回数刷掃した後における植毛部幅を計測し、その差を使用開始前の植毛部幅で除して１００倍し、パーセント表示したものである。その算出式を下に示す。

表２中のナイロン毛を用いた参考例の場合、１万回刷掃を行なった時点で植毛部開き率が５０％を超えたため、２万回刷掃は行なわず、１万回刷掃で試験を打ち切った。

表２および図４の試験結果から明らかなように、熱水収縮率０．４％以下（実施例１〜３）、好ましくは熱水収縮率０．３％以下（実施例１、２）とすることにより、植毛部開き率を小さくすることができ、歯ブラシの毛開き耐久性を向上できることが確認された。

なお、上記モデル耐久試験機による毛開き耐久性の評価では、３７℃の温水中で連続的に荷重をかけて刷掃運動を行なうため、吸水性の高いナイロン毛を用いた歯ブラシ（参考例）は、吸水性の低いＰＴＴ毛に比べて毛開き耐久性が低く出る傾向にある。そこで、この点については、実際に歯磨き耐久試験を行ない、ＰＴＴ毛を用いた実施例１〜３の歯ブラシはナイロン毛を用いた参考例の歯ブラシに比べて約２倍の毛開き耐久性を有することを確認した。

次に、表３中に実施例４として示したＰＴＴ毛を用いた本発明の歯ブラシ（熱水収縮率０．０３％）と、比較例４として示したナイロン毛を用いた従来の歯ブラシを作製し、これらを実際に歯磨きに使用して操作性の違いを評価した。その評価結果を表４に示す。評価は７段階絶対評価によった。

表４の評価結果から明らかなように、ＰＴＴ毛を用いた本発明の歯ブラシ（実施例４）の場合、歯間部への毛先の到達性および口腔内操作性のいずれにおいても、ナイロン毛を用いた従来の歯ブラシ（比較例４）よりも優れていることが確認された。

次に、表５中に実施例５として示したＰＴＴ毛を用いた本発明の歯ブラシ（熱水収縮率０．０３％）と、比較例５，６として示したナイロン毛を用いた従来の歯ブラシを作製し、歯垢除去試験を行なった。その試験結果を表６および図５に示す。

（試験方法）
表５に示す各歯ブラシをモデル刷掃試験機にセットし、初期（使い始め）時の歯垢除去力と、モデル試験により２万回刷掃した後の歯垢除去力をそれぞれ測定し、歯垢除去力の低下率を比較した。

表６および図５の試験結果から明らかなように、ＰＴＴ毛を用いた本発明の歯ブラシ（実施例５）の場合、２万回刷掃後も使い始めとほぼ同等の歯垢除去力を維持していることが確認された。

次に、実施例６として、本発明で採用したヒステリシス特性からなるＰＴＴ毛を用いた歯ブラシの例を説明する。

この実施例６で用いたＰＴＴ毛としては、ＰＴＴ樹脂を特許文献３に記載のような方法で紡糸し、一旦スプールに巻き取り、さらに、一定の長さにカットし、所定本数を真っ直ぐに束ねて外側を紙巻きした状態で熱処理を行ない、熱水収縮率０．０３％とした直径８ｍｉｌ（０．２０３ｍｍ）のものを用いた。また、比較例として、直径８ｍｉｌのＰＢＴ毛を用いた歯ブラシ（比較例７）と、直径８ｍｉｌのナイロン（６−１２ナイロン）毛を用いた歯ブラシ（比較例８）を用いた。

これら各歯ブラシに用いた刷毛を引張圧縮試験機にセットし、最大伸度を２０％、２２．５％、２５％とした場合のそれぞれについて、伸長・回復時の伸度と荷重のヒステリシス曲線を求め、得られたヒステリシス曲線から以下に述べる各ヒステリシス特性を測定した。試験条件は、刷毛の固定距離１００ｍｍ、伸長・回復速度１００ｍｍ／分とした。

各歯ブラシに用いた刷毛のヒステリシス特性の測定結果を表７〜表９に示す。表７は最大伸度Ｔｍａｘ＝２０％時のヒステリシス特性、表８は最大伸度Ｔｍａｘ＝２２．５％時のヒステリシス特性、表９は最大伸度Ｔｍａｘ＝２５％時のヒステリシス特性である。

なお、表７〜表９中の記号Ｔｍａｘ、Ｆｍａｘ、ＴΔｍａｘ、ΔＦｍａｘ、Ｔ０の意味は、次の通りである（図１参照）。
Ｔｍａｘ ：最大伸度
Ｆｍａｘ ：最大伸度Ｔｍａｘにおける最大荷重
ＴΔｍａｘ：伸長時と回復時の荷重の差が最大となる伸度
ΔＦｍａｘ：伸長時と回復時の同一伸度における荷重の最大差
Ｔ０ ：回復時に荷重がゼロになる伸度

表７〜表９のヒステリシス特性からなる各刷毛を平線植毛法で植毛し、刷毛先端を平切りした後、毛先を丸め処理し、それぞれの歯ブラシを作製した。これらの歯ブラシについて毛開き耐久性試験（植毛部開き率）を行なった。その試験結果を表１０に示す。なお、試験に用いた各歯ブラシの植毛部仕様は以下の通りである。

ハンドル材質（ヘッド部を含む）：ポリプロピレン
植毛穴径：１．８ｍｍ（断面積２．５４ｍｍ^２）
植毛穴配列：先端２穴＋３穴×６列
植毛穴数：２０穴
植毛部幅：６．８ｍｍ
植毛部長さ：１９．８ｍｍ
植毛面積Ｓ：１．２８ｃｍ^２
植毛密度：３９．７％
植毛本数（２つ折り前）：２３本／穴
平線厚み：０．２５ｍｍ
毛丈：９．５ｍｍ
毛切り形状：平切り

（試験方法）
上記仕様で作製した各歯ブラシをモデル耐久性試験機にセットし、刷掃回数の増加による毛開き耐久性試験（植毛部開き率）を行なった。試験方法は、歯ブラシヘッド部を金属製の波板上に位置して刷毛先端が波板表面に接するようにして波板と平行に対向配置し、この状態で歯ブラシヘッド部と波板の全体を３５℃の温水中に浸漬し、歯ブラシヘッド部を波板の波と直交する向きに往復動する。試験条件は、歯ブラシヘッド部に３００ｇの荷重をかけた状態で、往復速度１５０回／分、刷掃ストローク４０ｍｍで２万回まで刷掃し、１万回刷掃時点と２万回刷掃時点の２回、それぞれの歯ブラシについて植毛部開き率を測定した。

表１０の試験結果から明らかなように、ヒステリシス特性を特定の範囲に設定した本発明の歯ブラシ（実施例６）は、ＰＢＴ毛やナイロン毛を用いた従来の歯ブラシ（比較例７，８）に比べて植毛部開き率が格段に小さくなり、毛開き耐久性が極めて高くなることが確認された。

以下に、ＰＴＴ毛を用いた本発明の歯ブラシの具体的な構造例を示す。
図６および図７は、ＰＴＴ毛を用いた本発明の歯ブラシの第１の具体例である。この第１の具体例は、大人用の歯ブラシの例を示すもので、植毛部の仕様は以下の通りである。なお、図面を見やすくするため、植毛穴３に植毛されたＰＴＴ毛については図示を省略した。図中、符号７および８は、それぞれサイドゲートおよび型番表示部を示す。

刷毛材質：熱水収縮率０．０３％のＰＴＴ毛
刷毛径：８ｍｉｌ（０．２０３ｍｍ）
刷毛本数（２つ折り前）：１８本／穴
植毛穴３の穴径：１．６ｍｍ（断面積２．０１ｍｍ^２）
植毛穴数：２３穴
植毛面積Ｓ：１．１８ｃｍ^２
植毛密度：３９．２％
ハンドル５の材質（ヘッド部１を含む）：ＰＣＴＡ樹脂

図８および図９は、ＰＴＴ毛を用いた本発明の歯ブラシの第２の具体例である。この第２の具体例も大人用の歯ブラシの例を示すもので、植毛部の仕様は以下の通りである。なお、植毛穴３に植毛されたＰＴＴ毛については図示を省略した。

刷毛材質：熱水収縮率０．０３％のＰＴＴ毛
刷毛径：８ｍｉｌ（０．２０３ｍｍ）
刷毛本数（２つ折り前）：１８本／穴
植毛穴３の穴径：１．６ｍｍ（断面積２．０１ｍｍ^２）
植毛穴数：３０穴
植毛面積Ｓ：１．４２ｃｍ^２
植毛密度：４２．５％
ハンドル５の材質（ヘッド部１を含む）：ＰＣＴＡ樹脂

図１０および図１１は、ＰＴＴ毛を用いた本発明の歯ブラシの第３の具体例である。この第３の具体例は、乳歯生え替わり時期用の歯ブラシの例であって、植毛部の仕様は以下の通りである。なお、植毛穴３に植毛されたＰＴＴ毛については図示を省略した。図１０中、符号９はピンゲートを示す。

刷毛材質：熱水収縮率０．０３％のＰＴＴ毛
刷毛径：８ｍｉｌ（０．２０３ｍｍ）
刷毛本数（２つ折り前）：２０本／穴
植毛穴３の穴径：１．７ｍｍ（断面積２．２７ｍｍ^２）
植毛穴数：２０穴
植毛面積Ｓ：１．１４ｃｍ^２
植毛密度：３９．８％
ハンドル５の材質（ヘッド部１を含む）：ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂

図１２および図１３は、ＰＴＴ毛を用いた本発明の歯ブラシの第４の具体例である。この第４の具体例は、乳歯期用の歯ブラシの例であって、植毛部の仕様は以下の通りである。なお、植毛穴３に植毛されたＰＴＴ毛については図示を省略した。

刷毛材質：熱水収縮率０．０３％のＰＴＴ毛
刷毛径：７ｍｉｌ（０．１７８ｍｍ）
刷毛本数（２つ折り前）：２８本／穴
植毛穴３の穴径：１．７ｍｍ（断面積２．２７ｍｍ^２）
植毛穴数：１７穴
植毛面積Ｓ：０．９６ｃｍ^２
植毛密度：４０．２％
ハンドル５の材質（ヘッド部１を含む）：ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂

以上、ＰＴＴ毛を用いた本発明の歯ブラシについて詳述したが、ＰＴＴ毛以外の従来毛であっても、熱水収縮率および／またはヒステリシス特性が本発明で採用したＰＴＴ毛と同等の特性を備えることができる場合には、上述したＰＴＴ毛に代えて当該従来毛を用いることもできる。

符号の説明

１ ヘッド部
２ 植毛面
３ 植毛穴
４ ＰＴＴ毛
５ ハンドル
６ 従来毛
７ サイドゲート
８ 型番表示部
９ ピンゲート
Ｓ 植毛面積

Claims (6)

1. 刷毛の全部または一部に、ポリトリメチレンテレフタレートからなるフィラメントもしくはポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするフィラメントを用いた歯ブラシにおいて、
   前記ポリトリメチレンテレフタレートからなるフィラメントもしくはポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするフィラメントの熱水収縮率を０．４％以下としたことを特徴とする歯ブラシ。
2. 請求項１記載の歯ブラシにおいて、
   前記ポリトリメチレンテレフタレートからなるフィラメントもしくはポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするフィラメントとして、刷毛の伸長・回復時の伸度と荷重を測定したヒステリシス曲線において、伸長時と回復時の荷重の差が最大となる伸度ＴΔｍａｘが、最大伸度Ｔｍａｘに対して５０％以下であるフィラメントを用いたことを特徴とする歯ブラシ。
3. 請求項２記載の歯ブラシにおいて、
   前記ポリトリメチレンテレフタレートからなるフィラメントもしくはポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするフィラメントとして、伸長時と回復時の同一伸度における荷重の最大差ΔＦｍａｘが、最大伸度における最大荷重Ｆｍａｘに対して７０％以下であるフィラメントを用いたことを特徴とする歯ブラシ。
4. 請求項２または３記載の歯ブラシにおいて、
   前記ポリトリメチレンテレフタレートからなるフィラメントもしくはポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするフィラメントとして、回復時に荷重がゼロに戻る伸度Ｔ０の最大伸度Ｔｍａｘに対する伸長回復率＝｛（Ｔｍａｘ−Ｔ０）／Ｔｍａｘ｝×１００が、５０％以上であるフィラメントを用いたことを特徴とする歯ブラシ。
5. 請求項４記載の歯ブラシにおいて、
   前記ポリトリメチレンテレフタレートからなるフィラメントもしくはポリトリメチレンテレフタレートを主成分とするフィラメントとして、少なくとも最大伸度２５％時のヒステリシス曲線における伸長回復率が５０％以上であるフィラメントを用いたことを特徴とする歯ブラシ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の歯ブラシにおいて、
   ヘッド部植毛面における刷毛の植毛面積を０．８〜１．５ｃｍ^２、植毛密度を３５〜４５％としたことを特徴とする歯ブラシ。

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