JP7283857B2 - 歯間清掃具 - Google Patents

Description

本発明は、歯間清掃具に関する。

従来、歯間を清掃するための歯間清掃具が知られている。例えば、特許文献１には、特定方向に延びる形状を有する基部と、エラストマーからなる清掃部と、を備える歯間清掃具が開示されている。基部は、歯間に挿通されることが可能な形状を有する軸部と、指で把持されることが可能な形状を有する把持部と、を有している。清掃部は、軸部の外周面の一部（先端部を含む部位）を被覆する形状を有している。

基部は、ポリプロピレン等の合成樹脂とガラス繊維等の強化材とを含む複合材料（合成樹脂に強化材が添加された材料）により形成されている。強化材は、軸部の強度（特に座屈荷重）を高めるために添加される。この強化材は、当該強化材の長手方向が軸部の軸方向と一致するように配向されている。具体的に、基部と対応する空間を有する金型内に軸部の軸方向に沿って複合材料が充填されることにより、強化材は、当該強化材の長手方向が軸部の軸方向と一致するように配向される。この強化材の配向は、軸部の座屈荷重の向上に寄与する。

国際公開第２０１３／１７６２９７号

特許文献１に記載されるような歯間清掃具は、軸部の座屈強度は有効に高められている一方で、軸部に対して曲げ荷重が作用したときに軸部が比較的折れやすい。このことは、歯間清掃具で特に奥歯同士の歯間を清掃する際に顕著になる。具体的に、奥歯同士の歯間の清掃時には、軸部が口腔内の奥歯側に向かって挿入され、当該軸部の先端部が奥歯の側面に接触した後、軸部が奥歯同士の歯間に挿入されるようにそのまま軸部が押し込まれる。このため、軸部は、奥歯同士の歯間に挿入された状態で湾曲した形状となる。そして、その状態から清掃される際には、軸部のうち奥歯間に位置する部位が支点となって軸部が様々な方向に湾曲するように把持部が操作される。これにより、軸部は、前記支点となっている部位ないしその近傍で折れることが多い。このため、軸部には、しなりが求められている。

本発明の目的は、軸部の折れを抑制可能な歯間清掃具を提供することである。

前記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明者らは、合成樹脂と強化材とを含む複合材料からなる軸部では、強化材が合成樹脂から遊離している（強化材が合成樹脂にほとんど接着されていない）ことが、軸部の湾曲時に当該軸部が折れやすくなる原因であることを見出した。具体的に、軸部の断面を観測すると、強化材が合成樹脂から遊離しているので、その分、断面二次モーメントに寄与する軸部の断面積が小さくなる。換言すれば、軸部に作用する曲げ荷重のほとんどを合成樹脂からなる部分のみによって受け持つことになる。よって、軸部が合成樹脂のみからなる場合に比べ、軸部が強化材を含む複合材料からなる場合の方が、軸部に曲げ荷重が作用した場合に当該軸部に生じる曲げ応力が大きくなるので、軸部が折れやすくなる。

そこで、本発明者らは、強化材と合成樹脂との接着性を高めることにより、座屈荷重を有効に高めつつ、曲げ荷重に対して折れにくい（しなやかな）軸部を得ることが可能であることに想到した。

本発明は、このような観点からなされたものである。具体的に、本発明は、歯間清掃具であって、歯間に挿通されることが可能な形状を有する軸部を有する基部を含み、前記基部は、合成樹脂と、ガラスからなる強化材と、ポリオレフィン及び不飽和カルボン酸の無水物を構成単位とする共重合体と、を含む複合材料により形成されている、歯間清掃具を提供する。

本歯間清掃具では、不飽和カルボン酸の無水物の極性基がガラスからなる強化材と結合されるので、共重合体を介して合成樹脂と強化材とが結合される。よって、複合材料が前記共重合体を含まない場合に比べ、軸部に曲げ荷重が作用した際に当該曲げ荷重を受け持つ軸部の面積が大きくなるので（強化材の合成樹脂からの遊離が低減されるので）、軸部がしなやかになり、軸部の折れが抑制される。

また、前記歯間清掃具において、前記合成樹脂は、ポリオレフィンであることが好ましい。

このようにすれば、合成樹脂と共重合体との結合がより強固になるので、軸部がよりしなやかになる。

この場合において、前記合成樹脂は、ポリプロピレンであることが好ましい。

また、前記共重合体のポリオレフィンとしては、ポリプロピレンの他、ポリエチレン等が挙げられる。

また、前記歯間清掃具において、前記不飽和カルボン酸の無水物は、不飽和ジカルボン酸の無水物が好ましく、不飽和ジカルボン酸の中でも、無水イタコン酸、無水マレイン酸、無水フマール酸、無水シトラコン酸、無水メサコン酸であることが好ましく、無水マレイン酸であることがより好ましい。

この態様では、強化材と合成樹脂との結合がより強固になるので、軸部が一層しなやかになる。

また、前記歯間清掃具において、前記複合材料における前記強化材の含有量に対する、前記複合材料における前記共重合体の含有量と前記共重合体の酸価との積の百分率は、１０以上７０００以下であることが好ましい。

このようにすれば、軸部の折れがより確実に抑制される。具体的に、前記百分率が１０以上であることにより、強化材の量に対して不飽和カルボン酸の無水物の量が不足することが抑制されるので、合成樹脂と強化材との接着が十分に確保される。そして、前記百分率が７０００以下であることにより、強化材の量に対して不飽和カルボン酸の無水物の量が多くなり過ぎること、つまり、不飽和カルボン酸の無水物が不純物として作用してしまうことが抑制される。

具体的に、前記複合材料における前記強化材の含有量は、５重量％以上５０重量％以下であることが好ましい。

このようにすれば、軸部の剛性が有効に高まり、かつ、軸部のしなやかさが確保される。

この場合において、前記複合材料における前記共重合体の含有量は、０．５重量％以上７重量％以下であり、かつ、前記共重合体の酸価は、１０以上５５以下であることが好ましい。

このようにすれば、軸部の剛性の向上と、軸部のしなやかさの確保と、の両立がより確実になる。

また、前記歯間清掃具において、前記強化材は、ガラス繊維、球状ガラス及び鱗片状ガラスからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。

また、前記歯間清掃具において、エラストマーからなり、前記軸部の外周面を被覆するとともに前記歯間を清掃可能な清掃部をさらに備えることが好ましい。

以上のように、本発明によれば、軸部の折れを抑制可能な歯間清掃具を提供することができる。

本発明の一実施形態の歯間清掃具の正面図である。 ポリオレフィン及び不飽和カルボン酸の無水物を構成単位とする共重合体の概念図である。 図１に示す歯間清掃具の軸部の強度及びしなり度を測定する装置の概略を示す側面図である。 図３に示す装置において押圧具が歯間清掃具に接触した状態を示す平面図である。 図３に示す装置において押圧具が歯間清掃具を押圧している状態を示す平面図である。 実施例２における押圧具の角度とトルクとの関係を示すグラフである。 実施例１及び比較例１の組成と各種評価とを示す表である。 実施例２～５及び比較例２の組成と各種評価とを示す表である。 実施例６～１６及び比較例３の組成と各種評価とを示す表である。 実施例１７及び比較例４の組成と各種評価とを示す表である。 実施例１８及び比較例５の組成と各種評価とを示す表である。 実施例１９～２１及び比較例６の組成と各種評価とを示す表である。 実施例２２～３２及び比較例７の組成と各種評価とを示す表である。 実施例３３～３４及び比較例８の組成と各種評価とを示す表である。 実施例３５及び比較例９の組成と各種評価とを示す表である。 各種製造例の組成を示す表である。 図１に示す歯間清掃具の変形例の正面図である。 図１に示す歯間清掃具の変形例の正面図である。

本発明の一実施形態の歯間清掃具１について、図１を参照しながら説明する。なお、図１には、複数の（図１では３つの）歯間清掃具１を有する歯間清掃具群が示されている。本歯間清掃具１は、基部１０と、清掃部４０と、を備えている。

基部１０は、軸部２０と、把持部３０と、を有する。

軸部２０は、特定方向（図１の上下方向）に沿って直線状に延びるとともに歯間に挿通されることが可能な形状を有する。軸部２０は、把持部３０に接続される基端部２０ａと、歯間に挿入される側の端部である先端部と、を有している。本実施形態では、軸部２０は、基端部２０ａから先端部に向かうにしたがって次第にその外径が小さくなる円柱状に形成されている。

把持部３０は、軸部２０の基端部２０ａから軸部２０の軸方向に沿って軸部２０から離間するように延びており、指で把持されることが可能な平坦な形状を有する。互いに隣接する把持部３０は、一対の連結部３２により連結されている。各連結部３２は、把持部３０よりも薄いことが好ましい。また、各連結部３２は、互いに近づく方向に向かうにしたがって次第に薄くなる形状であることが好ましい。このようにすれば、連結部３２で切り離しやすく、かつ、運搬時等の衝撃で連結部３２で切り離されることが抑制される。また、連結部３２と当該連結部３２の一方側に位置する把持部３０との境界は、連結部３２と当該連結部３２の他方側に位置する把持部３０との境界よりも薄いことが好ましい。

基部１０は、合成樹脂と、ガラスからなる強化材と、ポリオレフィン１４及び不飽和カルボン酸の無水物１５を構成単位とする共重合体１３（図２を参照）と、を含む複合材料により形成されている。

前記合成樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＢＳ、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。軸部２０の座屈強度を高め、また、しなやかさを確保するという観点から、合成樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオフレフィン系樹脂が用いられることが好ましく、ポリオフレフィン系樹脂の中でも、合成樹脂としてポリプロピレンが用いられることが好ましく、ポリプロピレンの中でもホモポリマーのポリプロピレンが用いられることがより好ましい。本実施形態では、前記合成樹脂として、ホモポリマーのポリプロピレンが用いられている。

前記強化材として、ガラス繊維（繊維状強化材）、鱗片状ガラス（板状強化材）及び球状ガラス（ガラスビーズ）からなる群から選択される少なくとも一種が好ましく用いられる。

前記共重合体１３は、図２に示されるように、ポリオレフィン１４と、不飽和カルボン酸の無水物１５と、を構成単位とする。不飽和カルボン酸の無水物１５は極性基として作用し、ポリオレフィン１４は無極性基として作用し、不飽和カルボン酸の無水物１５は、ガラスからなる強化材に結合される。つまり、共重合体１３は、前記合成樹脂と前記強化材とを結び付ける機能を有する。換言すれば、前記合成樹脂は、共重合体１３を介して前記強化材と強固に結合される。本実施形態では、前記合成樹脂とポリオレフィン１４との結合力を高めるという観点から、ポリオレフィン１４として、ポリプロピレンが用いられている。また、不飽和カルボン酸の無水物１５として、無水マレイン酸が用いられている。ただし、ポリオレフィン１４及び不飽和カルボン酸の無水物１５は、上記のものに限られない。

本実施形態では、共重合体１３の酸価を踏まえ、複合材料における共重合体１３の含有量が設定される。すなわち、複合材料における強化材の含有量に対して不飽和カルボン酸の無水物１５（共重合体１３）の含有量が多過ぎると、不飽和カルボン酸の無水物１５が不純物になり、逆に、複合材料における強化材の含有量に対して不飽和カルボン酸の無水物１５の含有量が少な過ぎると、合成樹脂と強化材との有効な結合力が得られない。このような観点から、本実施形態では、「複合材料における強化材の含有量に対する、複合材料における共重合体１３の含有量と共重合体１３の酸価との積の百分率」、換言すれば、「複合材料における強化材の含有量（ｇ）を１００とした場合の酸価度」が好適な範囲に設定される。前記酸価度は、以下の式（１）で表される。

１００×（複合材料における共重合体１３の含有量（ｇ）×酸価）／複合材料における強化材の含有量（ｇ）・・・（１）

この酸価度は、１０～７０００が好ましく、３５～１５００がより好ましい。

本実施形態では、複合材料における強化材の含有量は、５重量％以上５０重量％以下に設定され、複合材料における共重合体１３の含有量は、０．５重量％以上７重量％以下であり、かつ、共重合体１３の酸価は、１０以上５５以下に設定される。強化材の含有量が５重量％以上に設定されることにより、軸部２０の強度（座屈荷重）の向上が十分に見込め、強化材の含有量が５０重量％以下に設定されることにより、軸部２０に十分な靱性が確保される。なお、共重合体１３の分子量としては、通常１０００～２０００００である。

清掃部４０は、軸部２０の外周面を被覆するとともに歯間を清掃可能である。清掃部４０は、軸部２０の外周面を被覆する清掃部本体４２と、それぞれが清掃部本体４２の外周面から突出する複数のブラシ毛４４と、を有する。清掃部４０は、エラストマーにより形成されている。本実施形態では、前記エラストマーとして、スチレン系エラストマーが用いられている。スチレン系エラストマーは、ポリプロピレンとの相溶性に優れるため、清掃部４０の軸部２０からの剥離が有効に抑制される。また、当該清掃部４０と軸部２０との強固な接着は、清掃部４０による軸部２０の折れの抑制に寄与する。

次に、歯間清掃具１により特に奥歯同士の歯間を清掃する方法について説明する。

まず、軸部２０の先端を先頭にして歯間清掃具１を口腔内の奥歯側に向かって挿入する。そして、軸部２０及び清掃部４０の先端が奥歯の側面に接触した後、軸部２０及び清掃部４０が奥歯同士の歯間に挿入されるようにそのまま軸部２０を押し込む。続いて、軸部２０及び清掃部４０が歯間に沿って往復するように把持部３０を操作する。このとき、軸部２０に対して曲げ荷重が作用する場合があるものの、本実施形態の歯間清掃具１は、軸部２０がしなやかであるので、当該軸部２０の折れが抑制される。具体的に、本歯間清掃具１では、不飽和カルボン酸の無水物１５の極性基がガラスからなる強化材と結合されている。換言すれば、本歯間清掃具１では、共重合体１３を介して合成樹脂と強化材とが結合されている。よって、複合材料が共重合体１３を含まない場合（強化材が合成樹脂から遊離している場合）に比べ、軸部２０に曲げ荷重が作用した際に当該曲げ荷重を受け持つ軸部２０の面積が大きくなるので、軸部２０がしなやかになり、軸部２０の折れが抑制される。

また、本歯間清掃具１では、前記酸価度は、１０以上７０００以下である。このため、軸部２０の折れがより確実に抑制される。具体的に、前記酸価度が１０以上であることにより、強化材の量に対して不飽和カルボン酸の無水物１５の量が不足することが抑制されるので、合成樹脂と強化材との接着が十分に確保される。そして、前記酸価度が７０００以下であることにより、強化材の量に対して不飽和カルボン酸の無水物１５の量が多くなり過ぎること、つまり、不飽和カルボン酸の無水物１５が不純物として作用してしまうことが抑制される。

なお、今回開示された上記実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、基部１０における把持部３０や、清掃部４０は、省略されてもよい。また、軸部２０は、当該軸部２０に外力が作用していない状態で湾曲している形状であってもよい。また、図１７及び図１８に示されるように、基部１０の形状は、適宜変更が可能である。

また、白色の基部１０を得るために、複合材料に酸化チタン又は硫化亜鉛が配合されてもよい。ここで、複合材料に酸化チタンが配合された場合、複合材料を混練し成形する際に、複合材料に含まれる強化材（鱗片状ガラスやガラス繊維等）が破砕されるので、柔軟性の高い軸部２０が得られる。一方、複合材料に硫化亜鉛が配合された場合、複合材料の混練過程における強化材（ガラス繊維やガラスフレーク等）の破砕が抑制されるので、剛性の高い軸部２０が得られる。なお、複合材料における酸化チタン又は硫化亜鉛の含有量は、１．５％以上２％以下程度に設定されることが好ましい。

上記実施形態の歯間清掃具１について、３５種類の実施例を作成するとともに、前記実施例に対する９種類の比較例を作成した。各実施例及び各比較例の組成は、図７～図１５に示されるとおりである。なお、鱗片状ガラスは、日本板硝子株式会社等から、ガラス繊維は、旭ファイバーグラス株式会社、日東紡績株式会社、セントラル硝子株式会社等から、それぞれ入手可能である。また、図７～図１５には、これらの実施例及び比較例についての３つの評価、すなわち、（１）酸価度、（２）軸部２０の強度改善度、及び、（３）軸部２０のしなり度改善度が示されている。以下、各評価の評価方法及びその結果について説明する。

（１）酸価度
酸価度については、上記式（１）に基づいて算出された。なお、各比較例には、共重合体１３が含まれていないため、各比較例の「強化材の含有量（ｇ）を１００とした場合の酸価度」の欄は、ゼロである。

（２）軸部２０の強度改善度
図３～図５に示されるように、この測定は、軸部２０を挟持可能な挟持部材５０と、トルクを測定可能な押圧具６０と、を用いることにより行われた。具体的に、この測定は、歯間清掃具１のうち軸部２０の先端から１１ｍｍまでの部位を挟持部材５０によって挟持した状態で、押圧具６０が回転軸Ｏを中心として回転速度２０ｒｐｍで回転しながら、歯間清掃具１のうち軸部２０の先端から３５ｍｍ（前記回転軸Ｏから２４ｍｍ）の部位（把持部３０）を押圧することにより行われた。なお、図３に示されるように、押圧具６０のうち歯間清掃具１を押圧する部位の幅は、５ｍｍである。

図６は、この試験結果を示している。なお、図６は、実施例２の試験結果を示すグラフである。この図６におけるトルクのピーク値を軸部２０の「強度」として評価した。なお、押圧具６０で計測されたトルクがピーク値に到達した後に減少するのは、軸部２０が折れたからである。また、挟持部材５０及び押圧具６０として、デジタルトルクメータＴＮＸ－０．５（日本電産シンポ株式会社製）を使用した。

「強度改善度」は、共重合体１３を含まない比較例の軸部２０の強度を１００としたときの実施例の軸部２０の強度である。つまり、この値が大きい程、比較対象となる比較例の軸部２０の強度に比べて実施例の軸部２０の強度の方が大きいと評価される。図７～図１５には、この強度改善度が、記号で示されている。各記号の意味は、以下のとおりである。

－ ：１０３未満
＋ ：１０３以上１０５未満
＋＋ ：１０５以上１１０未満
＋＋＋ ：１１０以上１１５未満
＋＋＋＋ ：１１５以上１２０未満
＋＋＋＋＋：１２０以上

（３）軸部２０のしなり度改善度
図６において、トルクが生じ始めた角度（押圧具６０が把持部３０に接触したときの押
圧具６０の角度）を０°とし、トルクのピーク値における角度を「しなり度」として評価
した。この角度をしなり度として評価可能である理由は、次のとおりである。すなわち、
歯間清掃具１で奥歯同士の歯間を清掃する際、軸部２０は、奥歯同士の歯間に挿入された
状態で湾曲した形状となり、その状態から、軸部２０のうち奥歯間に位置する部位が支点
となって軸部２０が様々な方向に湾曲するように把持部３０が操作される。このため、軸
部２０が挟持部材５０に挟持された状態で押圧具６０により計測されたトルクのピーク値
における角度を、しなり度として評価した。

「しなり度改善度」は、共重合体１３を含まない比較例の軸部２０のしなり度を１００としたときの実施例の軸部２０のしなり度である。つまり、この値が大きい程、比較対象となる比較例の軸部２０のしなり度に比べて実施例の軸部２０のしなり度の方が大きい（よりしなやかである）と評価される。図７～図１５には、このしなり度改善度が、記号で示されている。各記号の意味は、強度改善度のそれと同じである。

図７～図１５より、いずれの比較例を基準とした場合においても、換言すれば、複合材料におけるガラスからなる強化材の種類及び含有量が種々異なる場合においても、共重合体１３の添加によって軸部２０の強度及びしなり度の双方が高まったことが確認された。すなわち、合成樹脂及びガラスからなる強化材に加え、ポリオレフィン１４及び不飽和カルボン酸の無水物１５を構成単位とする共重合体１３をさらに含む複合材料で基部１０を形成することにより、良好な座屈強度を確保しながら、しなやかさに優れる軸部２０を有する歯間清掃具１が得られることが示された。

また、以上の効果は、図１６に示される各製造例においても同様に確認された。すなわち、各製造例に示される歯間清掃具においても、複合材料がポリオレフィン不飽和カルボン酸の無水物の共重合体を含有することで、軸部２０の強度及びしなり度の向上が見られた。

１ 歯間清掃具
１０ 基部
１３ 共重合体
１４ ポリオレフィン
１５ 不飽和カルボン酸の無水物
２０ 軸部
３０ 把持部
４０ 清掃部
５０ 挟持部材
６０ 押圧具

Claims (7)

1. 歯間清掃具であって、
   歯間に挿通されることが可能な形状を有する軸部を有する基部を含み、
   前記基部は、ポリオレフィンと、ガラス繊維及び鱗片状ガラスからなる群から選択される少なくとも一種である強化材と、ポリオレフィン及び不飽和カルボン酸の無水物を構成単位とする共重合体と、を含む複合材料により形成されており、
   前記複合材料における前記強化材の含有量に対する、前記複合材料における前記共重合体の含有量と前記共重合体の酸価との積の百分率は、３５以上１５００以下であり、
   前記複合材料における前記強化材の含有量は、５重量％以上５０重量％以下であり、
   前記複合材料における前記共重合体の含有量は、０．５重量％以上７重量％以下であり、かつ、前記共重合体の酸価は、１０以上５５以下である、歯間清掃具。
2. 請求項１に記載の歯間清掃具において、
   前記ポリオレフィンは、ポリプロピレンである、歯間清掃具。
3. 請求項１又は２に記載の歯間清掃具において、
   前記不飽和カルボン酸の無水物は、無水マレイン酸である、歯間清掃具。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の歯間清掃具において、
   前記複合材料における前記強化材の含有量に対する、前記複合材料における前記共重合体の含有量と前記共重合体の酸価との積の百分率は、３６．６以上１２１３．３以下である、歯間清掃具。
5. 請求項４に記載の歯間清掃具において、
   前記複合材料における前記強化材の含有量は、１０重量％以上３５重量％以下である、歯間清掃具。
6. 請求項４又は５に記載の歯間清掃具において、
   前記複合材料における前記共重合体の含有量は、１重量％以上７重量％以下であり、かつ、前記共重合体の酸価は、１２．８以上５２以下である、歯間清掃具。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の歯間清掃具において、
   エラストマーからなり、前記軸部の外周面を被覆するとともに前記歯間を清掃可能な清掃部をさらに備える、歯間清掃具。

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