KR101761591B1 - 이중 구조 필라멘트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강도가 높고 내구성이 우수함과 동시에 유연성과 탄성을 가질 수 있도록 서로 다른 재질의 코어와 시스로 이루어진 이중 구조 필라멘트에 관한 것으로, 일 방향으로 연장되고 탄성수지를 포함하는 코어와, 상기 코어를 감싸며 강성수지를 포함하는 시스를 포함한다. 상기 시스는 삼각형 단면 형상을 가지며, 상기 코어는 상기 시스의 내부에 위치된 역삼각형 단면 형상을 갖는다. 이때, 상기 코어의 모서리는 상기 시스의 측면까지 각각 연장되어 필라멘트의 외부로 노출된다. 상술한 구성의 본 발명은 강성수지를 포함하는 시스가 탄성수지를 포함하는 코어를 감싸는 이중 구조로 제작되어, 강도가 높고 내구성이 우수하며 일정한 유연성과 탄성을 갖게 된다. 따라서 양치질을 할 때 잇몸에 자극을 주지 않으며 플라크를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 청량한 양치감을 제공할 수 있다.

Description

이중 구조 필라멘트{DUAL STRUCTURE FILAMENT}
본 발명은 칫솔모로 사용되는 필라멘트에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 서로 다른 재질의 코어와 시스로 이루어진 이중 구조 필라멘트에 관한 것이다.
건강한 치아를 유지하기 위해서는 효과적인 플라크(plaque) 제거와 잇몸병 예방이 중요하다. 플라크를 효과적으로 제거하기 위해서는 치아, 치아와 치아 사이(치간) 등 모든 영역에 칫솔모가 도달해야만 한다. 특히, 입안 깊숙한 곳에 있는 어금니의 뒤쪽까지 칫솔모가 도달되도록 하여 양치질이 골고루 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 칫솔에 사용되는 모노필라멘트는 재질에 따라 나일론 모노필라멘트와 폴리에스테르 모노필라멘트로 구분될 수 있다.
나일론 재질의 모노필라멘트는 적당한 유연성과 탄성을 가지므로 잇몸이 손상되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있으나, 흡습성이 높고 쉽게 마모되는 단점을 갖는다. 이러한 나일론 모노필라멘트가 필요한 세정력을 갖기 위해서는 소정의 두께 이상으로 설계되어야만 한다.
반면, 폴리에스테르 재질(폴리부틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등)의 모노필라멘트는 나일론 모노필라멘트에 비해 강도가 높고 내구성이 우수하며 흡습성이 낮은 장점이 있다. 하지만, 유연성과 탄성이 낮아 양치질을 할 때 잇몸을 자극하여 손상시킬 우려가 있다.
대한민국등록특허 제10-0271580호(2000.08.17.)에는 실리콘과 나일론을 주성분으로 하는 칫솔모를 갖는 칫솔이 개시되어 있다.
종래의 칫솔은, 한 쪽 단부에 칫솔모 수용부가 형성되는 칫솔 자루와, 상기 칫솔모 수용부에 분리 가능하게 설치되는 베이스와, 상기 베이스의 상부에 형성된 칫솔모 부재를 포함하되, 칫솔모 부재는 실리콘 칫솔모와 나일론 칫솔모가 교번적으로 제공됨을 특징으로 한다.
상술한 칫솔은 나일론 칫솔모에 실리콘 칫솔모를 추가함으로써 나일론 재질의 단점인 강도를 보강하였으나, 플라크가 효과적으로 제거되지 못해 필요한 세정력을 갖기엔 다소 부족점이 있다.
대한민국등록특허 제10-0271580호(2000.08.17.)
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 강도가 높고 내구성이 우수함과 동시에 유연성과 탄성을 가질 수 있도록 서로 다른 재질의 코어와 시스로 이루어진 이중 구조 필라멘트를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이중 구조 필라멘트는, 일 방향으로 연장되고 탄성수지를 포함하는 코어와, 상기 코어를 감싸며 강성수지를 포함하는 시스를 포함한다.
상기 구성 중 상기 시스는 삼각형 단면 형상을 가지며, 상기 코어는 상기 시스의 내부에 위치된 역삼각형 단면 형상을 갖는다. 이때, 상기 코어의 모서리는 상기 시스의 측면까지 각각 연장되어 필라멘트의 외부로 노출될 수 있다.
상기 코어의 모서리는 상기 시스의 외부로 돌출된 마찰돌기가 형성될 수 있다. 상기 마찰돌기는 반원형 단면으로 형성되고 상기 시스를 따라 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 마찰돌기의 외주면에는 요철이 추가로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 이중 구조 필라멘트는 단부로 갈수록 단면적이 줄어드는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 강성수지를 포함하는 시스가 탄성수지를 포함하는 코어를 감싸는 이중 구조로 제작되어, 강도가 높고 내구성이 우수하며 일정한 유연성과 탄성을 갖게 된다. 따라서 양치질을 할 때 잇몸에 자극을 주지 않으며 플라크를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 청량한 양치감을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 코어를 감싸는 시스가 삼각형 단면 형상을 가지므로, 빛의 굴절을 일으켜 다양한 색상을 연출할 수 있다. 따라서 외관이 미려하여 고급스러운 느낌을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 호기심을 자극하여 양치질을 즐겁게 할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 구조 필라멘트의 사시도.
도 2 내지 도 4 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 구조 필라멘트의 변형례를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 구조 필라멘트의 평면도.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트(100)는, 일 방향으로 연장된 코어(110)와, 코어(110)를 감싸는 시스(120)를 포함하는 이중 구조의 필라멘트이다.
필라멘트(100)의 내측에 위치된 코어(110, core)는 필라멘트(100)에 유연성과 탄성을 부여하여 양치질을 할 때 잇몸이 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 필라멘트(100)의 외측에 위치된 시스(120, sheath)는 필라멘트(100)의 강도를 높여 칫솔모의 내구성을 향상시키기 위한 것이다.
코어(110)와 시스(120)의 재질에 대해 살펴보면 다음과 같다.
코어(110)의 제작 시 소정의 마찰계수를 가진 열가소성 엘라스토머 수지이면 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 본 실시예의 코어(110)에 사용되는 열가소성 엘라스토머 수지의 마찰계수는 0.2 내지 0.9인데, 이 범위의 마찰계수를 가질 경우 칫솔모와 잇몸, 그리고 칫솔모와 치아 사이의 마찰력이 적절히 조절되어, 잇몸 또는 치아의 손상 없이 세정력이 극대화될 수 있다. 반면, 마찰계수가 0.2에 미치지 못할 경우에는 세정력이 저하되는 문제를 야기하고, 마찰계수가 0.9를 초과할 경우에는 약간의 압력만으로 잇몸이 쉽게 손상되는 문제를 일으킬 수 있다.
상술한 열가소성 엘라스토머 계열에는, 에틸렌-헥센계 엘라스토머, 에틸렌-옥텐계 엘라스토머 등과 같은 에틸렌-α올레핀계 엘라스토머, 프로필렌-헥센계 엘라스토머, 프로필렌-옥텐계 엘라스토머, 프로필렌-α올레핀계 엘라스토머, 에틸렌-프로필렌-디엔계 엘라스토머 등을 포함하는 열가소성 올레핀계 엘라스토머가 있다. 또한, 스틸렌-부타디엔 블록공중합체, 스틸렌-이소프렌 블록공중합체, 수소화 첨가된 스틸렌-부타디엔 엘라스토머, 스틸렌-부타디엔-스틸렌계 엘라스토머, 스틸렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌계 엘라스토머, 스틸렌-에틸렌-프로필렌-스틸렌계 엘라스토머 등을 포함하는 열가소성 스틸렌계 엘라스토머 또는 우레탄계 열가소성 엘라스토머가 있다.
본 실시예의 코어(110)는 전술한 열가소성 올레핀계 엘라스토머, 열가소성 스틸렌계 엘라스토머, 우레탄계 열가소성 엘라스토머를 단독으로 사용하거나 이들을 혼합해서 사용할 수 있다.
또한, 코어(110)는 고온 성형 가공성이 우수한 생분해성수지로 제작될 수 있다. 예를 들어, PLA(polylactic acid), PCL(polycaprolactone), PHA(Poly hydroxy al kano ate), PBS(polybutylene succinate)를 단독으로 사용하거나 이들을 혼합해서 사용할 수 있다.
또한, 코어(110)는 실리콘 또는 실리콘계 화합물로 제작될 수도 있다.
시스(120)의 제작 시 폴리에스테르계 수지를 사용하는 것이 바람직하되, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리사이클로헥산디메틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있다. 예컨대, 전술한 물질의 공중합체 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 제작할 경우 필라멘트(100)의 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
한편, 필라멘트(100)의 외측에 위치된 시스(120)가 강성수지일 경우 탄성수지를 포함하는 코어(110)에 의한 세정력이 저하될 수 있는데, 이럴 경우 강성수지로 인해 필라멘트(100)의 강도가 필요 이상으로 높아지게 되고, 높은 강도로 인하여 잇몸을 손상시킬 수 있는 우려가 있다. 따라서 탄성수지의 코어(110)와 강성수지의 시스(120)를 포함하는 이중 구조 필라멘트(100)의 경우 코어(110)의 적어도 일부가 외부로 노출될 수 있는 구조인 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 이중 구조 필라멘트는, 강도가 높고 내구성이 우수하되 유연성과 탄성을 가질 수 있도록 코어(110)의 적어도 일부가 시스(120)의 외부로 노출되는 구조를 갖는다.
도 1에 도시된 것처럼, 코어(110)는 일 방향으로 연장된 삼각형 단면의 봉(shaft) 형상이고, 시스(120)는 코어(110)를 감싸며 코어(110)에 비해 상대적으로 굵은 삼각 단면의 관(pipe) 형상이다.
상기 구성 중 코어(110)는 시스(120)의 중심을 관통하며 길이방향으로 연장되되 시스(120)와 대응되는 역삼각형 단면 형상을 갖는다. 이때, 코어(110)의 각 모서리(112)는 시스(120)의 측면까지 연장되어 시스(120)의 외부로 노출된다.
상술한 구조의 필라멘트(100)는 탄성수지의 코어(110)와 강성수지의 시스(120)를 모두 포함하므로 필라멘트(100)가 기준값 이하의 강도를 갖게 함으로서 양치질을 할 때 잇몸이 손상되는 것을 방지한다. 또한, 시스(120)의 외부로 노출된 코어(110)의 모서리(112)가 소정의 마찰계수를 가지므로 치아와의 접촉 시 플라크를 효과적으로 제거할 수 있다.
본 실시예에 따른 필라멘트(100)는 그 단부를 다양한 형태로 제작할 수 있다.
도 2와 도 3에 도시된 것처럼, 필라멘트(100)의 코어(110)가 시스(120)보다 함몰된 형태로 제작되거나 코어(110)가 시스(120)보다 돌출된 형태로 제작될 수 있으며, 도 4에 도시된 것처럼 필라멘트(100)가 단부로 갈수록 단면적이 줄어드는 테이퍼 형상으로 제작될 수 있다.
필라멘트(100)의 코어(110)가 시스(120)보다 함몰되거나 돌출될 경우 필라멘트(100)의 단부에 요철이 형성되어 양치질을 할 때 세정력을 향상시킬 수 있다. 또한, 필라멘트(100)의 단부를 테이퍼지게 형성하면, 소정의 마찰계수를 가진 코어(110)가 상부로 노출되므로 치아와의 접촉 시 플라크를 효과적으로 제거할 수 있기 때문이다.
여기서, 필라멘트(100)의 단부를 테이퍼지게 가공하기 위해서는 화학적 가공방법이 사용된다. 예컨대, 필라멘트(100)의 일측 또는 양측을 알칼리 또는 산성 용액에 담가 테이퍼 형태로 가공할 수 있다.
도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 필라멘트(100)의 변형례를 살펴보면, 일 방향으로 연장된 코어(110)와, 코어(110)를 감싸는 시스(120)와, 시스(120)의 측면까지 연장된 모서리(112)에 형성되고 시스(120)의 외부로 돌출된 마찰돌기(114)로 이루어진다.
상술한 구조의 필라멘트(100)는 시스(120)의 외부로 노출된 마찰돌기(114)가 소정의 마찰계수를 가지므로 치아와의 접촉 시 플라크를 효과적으로 제거할 수 있다. 특히, 마찰돌기(114)는 그 단면이 반원형으로 형성되어 시스(120)의 측면 중 적어도 일부를 덮는 구조를 가지므로, 치아와의 접촉 면적이 넓어 플라크를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다. 이때, 마찰돌기(114)의 외주면에는 다수의 요철이 추가될 수 있다.
한편, 코어(110)는 세정력 향상제를 추가로 함유할 수 있다. 탄성수지 자체의 세정력도 우수한 편이나, 세정력 향상제를 포함함으로써, 초기의 세정력을 꾸준히 유지할 수 있으며, 잇몸에 보다 적은 자극으로 청량한 양치감을 제공할 수 있다.
세정력 향상제는 플루오르화 올레핀 중합체, 질화붕소, 몰리브덴 디술파이드, 흑연, 플러렌 또는 활석 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 세정력 향상에 효과적이다.
상기 세정력 향상제의 함량은 상기 탄성수지 100중량부에 대하여 0.01 내지 10중량부 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 5중량부 포함하는 것이 효과적이다. 세정력 향상제의 함량이 0.01 중량부 미만일 경우에는 세정력 향상 효과를 미미하게 하며, 10중량부 초과일 경우에는 탄성수지와 상용성이 떨어져 탄성수지의 강도 및 탄성을 약화시켜 내구성 및 세정력이 현저히 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
또 다른 한편, 필라멘트(100)는 첨가제 또는 코팅제를 추가로 함유할 수 있으며, 예를 들면, 무기첨가제, 항균성 첨가제, 염분 첨가제, 미백 첨가제, 비타민 첨가제 등이 포함될 수 있다.
무기첨가제는 이산화규소, 수산화알루미늄, 탄산칼슘, 실리카, 벤토나이트 점토, 인산칼슘, 인산이칼슘 또는 무수 이인산칼슘에서 선택되는 어느 하나 또는 그들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 항균성 첨가제는 은 나노 분말, 백금 나노 분말, 숯 분말, TiO2, TiON, 불소 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 솔트류는 죽염, 송염, 해염 등이 사용될 수 있다.
전술한 첨가제는 필라멘트(100), 특히 코어(110)에 추가되어 양치질을 할 때마다 미량씩 지속적으로 용출되도록 한다.
다른 한편, 필라멘트(100)의 코어(110)에 안료를 혼입하거나 색 변화 필름을 도포할 경우 사용자로 하여금 심미감을 불러일으킬 수 있다. 예컨대, 온도에 따른 색 변화 필름을 사용할 경우 아이들의 호기심을 자극하여 양치질을 즐겁게 할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 필라멘트 110: 코어
112: 모서리 114: 마찰돌기
120: 시스

Claims (10)

  1. 일 방향으로 연장된 코어; 및
    상기 코어를 감싸는 시스를 포함하고,
    상기 시스는 삼각형 단면 형상을 가지며, 상기 코어는 상기 시스의 내부에
    위치된 역삼각형 단면 형상을 갖으며
    상기 코어의 모서리는 상기 시스의 측면까지 각각 연장되어 필라멘트의 외부로 노출되며, 상기 코어의 모서리에는 상기 시스의 외부로 돌출된 마찰돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 구조 필라멘트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 마찰돌기는 반원형 단면으로 형성되고 상기 시스를 따라 길게 연장되며,
    상기 마찰돌기의 외주면에 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 구조 필라멘트.
  5. 청구항 4에 있어서,
    단부로 갈수록 단면적이 줄어드는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 이중 구조 필라멘트.
  6. 청구항 1, 4 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어와 상기 시스는 이종 재질인 것을 특징으로 하는 이중 구조 필라멘트.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 코어는, 에틸렌-α올레핀계 엘라스토머, 프로필렌-α올레핀계 엘라스토머, 열가소성 올레핀계 엘라스토머, 열가소성 스틸렌계 엘라스토머, 우레탄계 열가소성 엘라스토머 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 이중 구조 필라멘트.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 코어는, PLA(polylactic acid), PCL(polycaprolactone), PHA(Poly hydroxy al kano ate), PBS(polybutylene succinate) 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 이중 구조 필라멘트.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 코어는, 실리콘 또는 실리콘계 화합물인 것을 특징으로 하는 이중 구조 필라멘트.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 시스는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리사이클로헥산디메틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 공중합체 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 이중 구조 필라멘트.
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