JP7137536B2

JP7137536B2 - 歯ブラシ

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Publication number: JP7137536B2
Application number: JP2019133090A
Authority: JP
Inventors: 希絵子今井
Original assignee: Sunstar Inc
Current assignee: Sunstar Inc
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2022-09-14
Anticipated expiration: 2039-07-18
Also published as: JP2021016496A; JP2022008394A; JP7348540B2

Description

本発明は、薄型のヘッド部の複数の植毛穴に平線を用いて毛束を植設してなる歯ブラシに関する。

歯ブラシは、ヘッド部の植毛台の植毛穴に毛束よりなる毛束が植毛されている。口腔内での操作性を高めるため、歯ブラシのヘッド部及びネック部は樹脂の材質や植毛の仕様、形状等を検討することで薄型化のための工夫が行われている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、平線の長さや幅、植毛穴の直径、深さ、樹脂の材質等につき適切な組み合わせとすることで、ヘッド部を薄型化することが提案されている。

しかしながら、特許文献１からも分かるように、ヘッド部の樹脂材料としてポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）を用いた場合、薄型のヘッド部に対して平線により抜け強度を維持しつつ毛束を植毛すると亀裂（台割れ）や白化などの不具合が発生する（文献表２実施例８参照）。すなわちヘッド部の材料としてＰＯＭを用いる場合には、ヘッド厚を厚く設定しなければ安定した生産を行うことができなかった。

特許第５４２７４８６号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、毛束の抜け強度を維持しつつ、台割れや外観不良が抑えられ、ヘッド部のさらなる薄型化が可能となる歯ブラシを提供する点にある。

本発明は、以下の発明を包含する。
（１）ヘッド部に植毛穴を有する植毛台を有し、該植毛台の各植毛穴に平線打ち込みにより毛束が植毛された歯ブラシにおいて、ヘッド部が、数平均分子量５００００以上のポリアセタール樹脂により成形され、厚みが３．０ｍｍ以下の薄型ヘッドであり、各植毛穴の深さが、１．９ｍｍ以上であることを特徴とする歯ブラシ。

（２）前記植毛台の各植毛穴の底部の厚みが０．１５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満である（１）記載の歯ブラシ。

（３）各植毛穴底の底部の厚みが０．２ｍｍ以上である（１）又は（２）記載の歯ブラシ。

（４）前記植毛台の最大厚みが２．２ｍｍ以下で且つ前記植毛穴底の底部の厚みが０．２５ｍｍ以下のものを除く、（１）～（３）の何れかに記載の歯ブラシ。

（５）各植毛穴の深さが１．９５ｍｍ以上である、（１）～（４）の何れかに記載の歯ブラシ。

以上にしてなる本発明によれば、毛束の抜け強度を維持しつつ、台割れや外観不良が抑えられ、ヘッド部のさらなる薄型化が可能となる。

本発明の代表的実施形態に係る歯ブラシを示す平面図. 同じく歯ブラシの側面図。同じく歯ブラシのヘッド部の横断面図。同じくヘッド部の植毛部を示す説明図。各サンプルの一株抜毛強度および一本抜毛強度を示すグラフ。同じく各サンプルの一株抜毛強度および一本抜毛強度を示すグラフ。同じく各サンプルの一株抜毛強度および一本抜毛強度を示すグラフ。同じく各サンプルの一株抜毛強度および一本抜毛強度を示すグラフ。同じく各サンプルの一株抜毛強度および一本抜毛強度を示すグラフ。同じく各サンプルの一株抜毛強度および一本抜毛強度を示すグラフ。同じく各サンプルの一株抜毛強度および一本抜毛強度を示すグラフ。同じく各サンプルの一株抜毛強度および一本抜毛強度を示すグラフ。同じく各サンプルの一株抜毛強度および一本抜毛強度を示すグラフ。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

本発明に係る歯ブラシ１は、図１～図３に示すように薄型のヘッド部２に複数の植毛穴２０を有する植毛台５を有し、各植毛穴２０に平線を用いて毛束４を植設したものである。本例の歯ブラシ１は、ヘッド部２と首部１１と柄部１２が合成樹脂で一体成形された手動の歯ブラシである。ただし、本発明はこのような手動の歯ブラシに限定されるものではなく、駆動機構を内蔵する把持部としての本体部の先端側に、ヘッド部及び首部からなる歯ブラシ清掃体が接続される電動歯ブラシでも勿論よく、その他の形態でも勿論よい。

ヘッド部２は、首部１１および柄部１２とともにポリアセタール樹脂によって一体成形されている。ヘッド部２は、厚さ（台厚）Ｔ１が３．０ｍｍ以下の薄型の植毛台５からなるヘッドに構成されている。好ましくは２．９ｍｍ以下、より好ましくは２．６ｍｍ以下、さらに好ましくは２．５ｍｍ以下の薄型ヘッドに構成される。植毛台５の厚さである台厚Ｔ１の下限は２ｍｍ以上が好ましく、２．２ｍｍ以上がより好ましい。２ｍｍ未満だと十分な抜け強度を確保することが難しくなる。台厚Ｔ１は、少なくとも毛束４が植設される植毛面の部分に関する。

ヘッド部２（植毛台５）の毛束４が突設される腹側の植毛面２１には、断面視略円形の有底の植毛穴２０が複数形成されている。植毛穴２０の個数、配列形態などは本例に何ら限定されず、開口径、縦断面形状、毛束一つあたりのフィラメントの本数、その材質など、種々の条件に応じて適切な範囲から選択される。例えば、開口径（内径Ｄ１）が１．２～２．４ｍｍ程度で適宜決められる。本例の植毛穴２０は、図４に示すように、基本的に断面円形のストレート状の穴であり、底部の周壁には円錐台状に縮径した傾斜面が形成されている。

植毛穴２０の穴深さＵ１は、植毛面２１の開口から植毛穴２０の底面２００までの深さである。底部の厚みＴ２、すなわち植毛穴底面２００からヘッド部（植毛台５）の背面２２までの距離を、本明細書では「穴下～台下」と称す。なお、植毛穴２０は、その他の形状でもよい。

各植毛穴２０には、それぞれ複数本のフィラメントを束ねて二つ折りにした毛束が平線３を用いて植設される。平線３の材質は特に限定されず、一般的な歯ブラシで用いられている金属製や硬質合成樹脂製などの公知の材質とすればよい。平線３の厚さは、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下、より好ましくは０．１５ｍｍ以上０．１８５ｍｍ以下に設定される。厚さが０．１ｍｍより薄くなると打ち込みの際に変形して抜け強度が維持できない。厚さが０．２１ｍｍ以上になると特に薄型ヘッドの場合にヘッド部が白化したり台割れの虞が生じる。

植毛穴２０に対する平線３の掛かり代（植毛穴２０の穴径Ｄ１に対する平線３の打込み方向に直交する横方向の長さＬの差）は、好ましくは＋０．３５ｍｍ以上＋０．６ｍｍ以下、より好ましくは＋０．４５ｍｍ以上＋０．６ｍｍ以下に設定される。＋０．３５ｍｍより小さいと食い込み量が少なく抜け強度が維持できない。＋０．６ｍｍより大きくなると平線の変形に繋がり、結果として毛束やフィラメント１本の抜け強度が低下してしまう。平線３の長さ方向の各端部が同じだけ食い込むように打ち込むと、それぞれ植毛穴２０の周壁に対して、好ましくは０．１７５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の長さ食い込んだ状態となる。

平線３の横方向に垂直な面で切断した断面積は、０．１ｍｍ^２以上０．３ｍｍ^２未満、より好ましくは０．１２ｍｍ^２以上０．３ｍｍ^２以下に設定されている。断面積が０．１ｍｍ^２より小さいと平線が屈曲してしまい、結果として毛束やフィラメント１本の抜け強度が低下する。この断面形状は本例では長円形状とし、打ち込み方向基端側及び先端側に曲面を有し、毛束４に負担を掛けないように考慮されている。本例の平線３の厚さｔは、両端の曲面部分を除く部分のストレート領域の厚さである。

平線３の打ち込みは、図４の仮想線のようになる。本明細書では、植毛穴が開口する植毛面２１から打ち込んだ平線３の上端までの距離Ｈ１を「平線打込深さ」と称す。また、同じく植毛面２１から打ち込んだ平線３の下端までの距離Ｈ２を平線３の縦寸法を含む打ち込み深さとして「プラス平線」と称す。さらに、平線の下端から植毛穴底面２００までの距離Ｈ３を「平線～穴底」と称す。

フィラメントの材質は特に限定されず、ナイロン、ポリエステル、ポリオレフィンなどの樹脂材料からなる人工毛でもよく、豚毛などの天然毛でもよい。またこれらを組み合わせてもよい。その他、断面形状や断面の大きさ、長さ、先細形状の有無など、公知の形態を広く採用できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

以下、本発明に係る歯ブラシのヘッド部の実施例１～実施例４０、材料樹脂であるポリアセタール樹脂の分子量が比較的小さい歯ブラシのヘッド部の比較例１～比較例９について、それぞれ平線打込深さの異なる複数のサンプルを用意（実施例１～４、比較例１は平線打込深さ０．６ｍｍのみ）するとともに、各実施例、比較例の各サンプルについて、植毛台の台割れ、外観をそれぞれ評価した結果、並びに、毛束一株の抜け強度、フィラメント一本の抜け強度をそれぞれ測定した結果について説明する。

（サンプル）
実施例、比較例のヘッド部（植毛台）の構造は、図１～図４の代表的実施形態の構造とし、ヘッド部の材質は、５種類のポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）を用いた。
具体的には、実施例１、５、９、１３、１７、２１、２５、及び比較例１０、１４、１８は、ポリアセタールホモポリマー（数平均分子量（Ｍｎ）５５４００、重量平均分子量（Ｍｗ）１３００００、ｚ平均分子量（Ｍｚ）２６１０００、ＭＦＲ２５ｇ／１０ｍｉｎ、引張弾性率３３００Ｍｐａ、曲げ弾性率３０００Ｍｐａ）を用い、実施例２、６、１０、１４、１８、２２、２６、及び比較例１１、１５、１９は、ポリアセタールホモポリマー（数平均分子量（Ｍｎ）５８２００、重量平均分子量（Ｍｗ）１４３０００、ｚ平均分子量（Ｍｚ）３０１０００、ＭＦＲ１５ｇ／１０ｍｉｎ、引張弾性率３１００Ｍｐａ、曲げ弾性率３０００Ｍｐａ）を用いた。

また、実施例３、７、１１、１５、１９、２３、２７、及び比較例１２、１６、２０は、ポリアセタールホモポリマー（数平均分子量（Ｍｎ）６７１００、重量平均分子量（Ｍｗ）１８４０００、ｚ平均分子量（Ｍｚ）４７１０００、ＭＦＲ７ｇ／１０ｍｉｎ、引張弾性率３３００Ｍｐａ、曲げ弾性率３１００Ｍｐａ）を用い、実施例４、８、１２、１６、２０、２４、２８、及び比較例１３、１７、２１は、ポリアセタールホモポリマー（数平均分子量（Ｍｎ）８５０００、重量平均分子量（Ｍｗ）２２７０００、ｚ平均分子量（Ｍｚ）５４９０００、ＭＦＲ２．５ｇ／１０ｍｉｎ、引張弾性率３２００Ｍｐａ、曲げ弾性率３０００Ｍｐａ）を用い、比較例１～９は、ポリアセタールコポリマー（数平均分子量（Ｍｎ）２４９００、重量平均分子量（Ｍｗ）１２２０００、ｚ平均分子量（Ｍｚ）２４７０００、ＭＦＲ２７ｇ／１０ｍｉｎ、引張弾性率２８００Ｍｐａ、曲げ弾性率２５５０Ｍｐａ）を用いた。

各実施例、比較例の植毛台の厚さ（台厚）、植毛穴底部の厚さ（穴下～台下）、植毛穴の深さ（穴深さ）の寸法は、表１～表１０（表１１～表２０）に記載のとおりに設定した。また、植毛穴の内径（開口部）は１．５ｍｍとした。

植毛する毛束１つあたりのフィラメントの本数は２１～２３本（平均２２本）、径は０．１９ｍｍ、長さは２９ｍｍ、材質はナイロンとした。打ち込みに用いる平線の打込み方向である縦方向の長さは１．２ｍｍｍｍ、これに直交する横方向の長さは２．０～２．０５ｍｍ（平均２．０３ｍｍ）、厚さは０．１８５ｍｍとした。平線の打ち込み深さは、表１～表１０（表１１～表２０）のとおり、０．４ｍｍ／０．５ｍｍ／０．６ｍｍ／０．７ｍｍ／０．８ｍｍとした。

（台割れ、外観の評価）
以上の実施例、比較例の各サンプルそれぞれについて、目視にて台割れ、外観をそれぞれ評価する。台割れは、次の５段階の基準で判定する。「５」：クラックなし。「４」：わすかに薄いクラックが見られる穴がある。「３」：多くの穴に薄いクラックが見られるが、穴間は繋がっていない。「２」：多くの穴に薄いクラックが観察され、穴間が繋がっている。「１」：亀裂（クラック間に隙間がある）が見える、又は複数穴間にまたがるクラックあり。評価結果を表１～表１０に示す。

また、外観は、次の５段階の基準で判定する。「５」：凹凸なし。「４」：わずかに凹凸が見える。「３」：指で触ると、若干凹凸を感じる。「２」：指で触ると凹凸を感じる。「１」：指で触ると引っ掛かりを感じる程度の凹凸がある。評価結果を表１１～表２０に示す。

（毛束一株／フィラメント一本の抜け強度の測定）
毛束一株の抜け強度は、表２１～表２９に示す各実施例、比較例の特定の平線打ち込み深さのサンプルについて、植毛穴１つあたりの毛束を専用器具でつかみ、島津製作所製オートグラフを用いて植毛穴から毛束が抜けるまでの最大引張応力（Ｎ）を測定（引張速度２０ｍｍ／ｍｉｎ）（ｎ＝１５）し、その値の平均値とした。測定結果は、表２１～表２９、および図５～１３に示す。

また、フィラメント１本の抜け強度は、表２１～表２９に示す各実施例、比較例の特定の平線打ち込み深さのサンプルについてフィラメント１本を専用器具でつかみ、同じく島津製作所製オートグラフを用いて植毛穴からフィラメント１本が抜けるまでの最大引張応力（Ｎ）を測定（引張速度２０ｍｍ／ｍｉｎ）（ｎ＝１５）し、その値の平均値とした。測定結果は、表２１～表２９、および図５～１３に示す。

（考察）
台厚２．２ｍｍの実施例１～８、比較例１、２の各サンプルの台割れ、外観の評価結果（表１、２、１２）から、ポリアセタール樹脂の数平均分子量が高いほど割れにくくなり、外観も良くなることが分かる。また、数平均分子量５００００以上のポリアセタール樹脂により成形された実施例１～８が、薄い台厚でも穴下～台下が０．１５ｍｍ以上あれば、評価「３」以上の製品化に耐える程度の割れの少ないものを実現することができ（実施例４）、外観も「３」以上を確保できる。

特に、表２に示すように、穴下～台下が０．２５ｍｍ以上とすれば、数平均分子量５００００以上の実施例５から実施例８までのサンプルについて、台割れ評価「４」以上の高い評価が得られることや、抜け強度についても、表２１および図５に示すように一株抜毛強度２０Ｎ以上、一本抜毛強度２．５Ｎ以上のもの（実施例７）が得られることから、厚みが３．０ｍｍ以下の薄型ヘッドにおいては、植毛台の各植毛穴の底部の厚みが０．１５ｍｍ以上、より好ましくは０．２ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２５ｍｍ以上であることが分かる。

また、表３～１０、表１３～２０から分かるように、台厚２．３０ｍｍ以上で、且つ穴下～台下０．２５ｍｍ以上を確保すれば、数平均分子量５００００以上のすべての実施例で台割れ、外観ともに評価「５」が得られる。しかしながら、穴下～台下が０．５ｍｍ以上になると、比較例１４～２１の結果が示すように一株抜毛強度２０Ｎを下回ってしまうため、下穴～台下は０．５ｍｍ未満、より好ましくは０．４５ｍｍ以下に抑えることが好ましい。

本発明のように薄型ヘッドの場合、穴下～台下が０．５ｍｍ以上になると植毛穴の穴深さを確保できなくなり、抜毛強度を維持できないことが分かる。具体的には、表２４～表２９、図８～図１３の結果から分かるように、穴深さが０．９ｍｍ以上、より好ましくは０．９５ｍｍ以上確保できれば、毛束一株／フィラメント一本とも十分な抜け強度を維持できることが分かる（一株抜毛強度２０Ｎ以上、一本抜毛強度２．５Ｎ以上）。

平線打込深さについては、０．４ｍｍ～０．８ｍｍの間で台割れ、外観、抜毛強度とも良好な結果が得られるが、表２、４、１２、１４から分かるように、平線～穴底は０．２ｍｍ以上、より好ましくは０．２５ｍｍ以上確保することが台割れ防止および良好な外観を維持する点で好ましい。

１歯ブラシ
２ヘッド部
３平線
４毛束
５植毛台
１１首部
１２柄部
２０植毛穴
２１植毛面
２２背面
Ｄ１植毛穴の穴径
Ｈ１植毛面から平線上端までの深さ（「平線打込深さ」）
Ｈ２植毛面から平線下端までの深さ（「プラス平線」）
Ｈ３平線下端から植毛穴の底面までの距離（「平線～穴底」）
Ｔ１ヘッド部（植毛台）の厚さ（「台厚」）
Ｔ２植毛穴底部の厚み（「穴下～台下」）
Ｕ１植毛穴の穴深さ
Ｌ平線の横方向の長さ

Claims

ヘッド部に植毛穴を有する植毛台を有し、該植毛台の各植毛穴に平線打ち込みにより毛束が植毛された歯ブラシにおいて、
ヘッド部が、数平均分子量５００００以上のポリアセタールホモポリマーにより成形され、厚みが２．３５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の薄型ヘッドであり、
前記植毛台の各植毛穴の底部の厚みが０．２ｍｍ以上であり、
各植毛穴の深さが、１．９ｍｍ以上であり、
平線の厚さが０.１～０.２ｍｍであり、
平線のかかり代が＋０.３５ｍｍ以上＋０.６ｍｍ以下であり、
植毛穴の開口径（内径）が１.２ｍｍ以上２.４ｍｍ以下であり、
平線の打ち込み方向に直交する横方向の長さが１．５５ｍｍ～３ｍｍであり、
且つ、次の（ａ）～（ｃ）のすべてを満たすことを特徴とする歯ブラシ。
（ａ）植毛面から打ち込んだ平線の上端までの距離である、平線の打ち込み深さが０.６ｍｍ以下である。
（ｂ）植毛面から打ち込んだ平線の下端までの距離である、平線の打ち込み方向に沿った縦寸法を含む打ち込み深さが２.０ｍｍ以下である。
（ｃ）打ち込んだ平線の下端から植毛穴底面までの距離が０．２５ｍｍ以上である。