KR102627142B1 - 칫솔 및 칫솔 제조 방법 - Google Patents

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라이온 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 사용자의 구강 내의 손상을 억제하는 것이 가능한 칫솔을 제공하는 것을 목적으로 한다. 선단측에 식모면을 갖는 헤드부(14)와, 헤드부로부터 후단측에 배치되어 핸들부 본체를 포함하는 핸들부(16)와, 식모면과 핸들부 사이에 배치된 넥부(15)를 갖는다. 식모면보다 후단측에 헤드부로의 외력에 의해 발생한 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내서 변형하는 변형부(15A)를 갖는다.

Description

칫솔 및 칫솔 제조 방법
본 발명은 칫솔 및 칫솔 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2016년 10월 28일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2016-211233호에 의거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래 칫솔을 사용할 때(구체적으로는 칫솔을 입에 문 상태일 때)의 전도(轉倒)에 의해 구강 외상을 입는 경우가 있으며, 특히 칫솔의 사용자가 1~3세의 영유아일 경우에 구강 외상을 입는 케이스가 많다.
종래 헤드부 및 넥부의 결손이나 꺾임을 억제 가능한 칫솔로서 특허문헌 1에 개시된 칫솔이 있다.
특허문헌 1에는 경질 수지로 구성된 기대의 표면에 헤드부의 표면적과 넥부의 표면적의 합계의 70% 이상을 덮는 연질 수지로 이루어지는 피복층이 형성된 칫솔이 개시되어 있다.
특허문헌 1에는 상기 구성으로 함으로써 헤드부나 넥부에 과도한 부하가 가해진 경우에도 핸들체를 꺾이기 어렵게 하는 것이 가능해지는 것이나 헤드부 또는 넥부가 꺾인 경우에도 피복층에 의해 꺾인 부분이 노출되는 것을 억제 가능한 것이 개시되어 있다. 상기 구성으로 한 특허문헌 1에 개시된 칫솔은 헤드부의 선단부를 구성하는 기대가 연질 수지로 덮여 있기 때문에 강하게 씹거나 구강 내에 헤드부의 선단이 강하게 접촉되거나 했을 때 상기 연질 수지가 쿠션재로서 기능한다.
이 때문에 특허문헌 1에 개시된 칫솔을 사용함으로써 헤드의 선단부에 기인하는 구강 내의 손상을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 특허문헌 2에는 칫솔에 대하여 핸들부의 길이 방향으로 소정 압축력이 가해졌을 경우에 연결부에 소성 변형에 의한 굴곡이 발생하여 헤드부의 식모면이 굴곡의 내측에 위치하는 칫솔이 개시되어 있다. 특허문헌 2에 개시된 칫솔은 핸들부의 구강 내로의 침입량을 보다 규제함으로써 안전성을 높이고 있다.
일본 특허공개 2013-458호 공보 일본 특허공개 2016-034309호 공보
그러나 특허문헌 1에 개시된 칫솔의 넥부는 상기 넥부를 구성하는 기대의 표면을 덮도록 상기 기대보다 두께가 얇은 연질 수지로 이루어지는 피복층이 형성되어 있다. 그 때문에 특허문헌 1에 개시된 칫솔의 헤드부는, 예를 들면 상기 칫솔의 연장 방향(구체적으로는 칫솔의 후단으로부터 선단을 향하는 방향)으로 외력이 가해졌을 때 사용자의 구강 내가 손상되지 않도록 헤드부의 선단에 전해지는 외력을 충분히 배출하도록 구부러지는 것이 곤란했다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 칫솔은 핸들부의 구강 내로의 침입량이 규제되어도 소성 변형한 연결부가 강체로서 구강 내에 잔류하고 있기 때문에 사용자의 구강 내의 손상을 회피한다는 관점으로부터는 충분한 대책이라고는 할 수 없다.
본 발명은 이상과 같은 점을 고려하여 이루어진 것이며, 사용자의 구강 내의 손상을 억제하는 것이 가능한 칫솔 및 칫솔 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 선단측에 식모면을 갖는 헤드부와, 상기 헤드부로부터 후단측에 배치되어 핸들부 본체를 포함하는 핸들부와, 상기 식모면과 상기 핸들부 사이에 배치된 넥부를 갖고, 상기 식모면보다 후단측에 상기 헤드부로의 외력에 의해 발생한 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내서 변형하는 변형부를 갖는 것을 특징으로 하는 칫솔이 제공된다.
또한, 상기 본 발명의 일실시형태에 의한 칫솔에 있어서 상기 변형부는 상기 식모면과 평행이며, 상기 핸들부의 길이 방향과 직교하는 방향의 굽힘에 대해 상기 평면 응력 상태를 나타내서 변형하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 일실시형태에 의한 칫솔에 있어서 상기 헤드부로부터 상기 핸들부의 선단측의 일부에 걸쳐 배치되며 경질 수지로 형성된 경질 부재와, 상기 경질 부재의 적어도 일부를 내부에 수용하며 연질 수지로 형성된 연질부를 포함하고, 상기 변형부는 상기 경질 부재가 배치된 영역의 적어도 일부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 일실시형태에 의한 칫솔에 있어서 상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재는 상기 굽힘 방향의 두께가 0.5㎜ 이상, 2㎜ 이하이며, 굽힘 탄성률이 500㎫ 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 일실시형태에 의한 칫솔에 있어서 상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재의 상기 굽힘 방향의 두께를 D, 상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재의 상기 핸들부의 길이 방향과 직교하는 단면에 있어서의 최장 단면 길이를 L이라고 하면 D×√2≤L의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 일실시형태에 의한 칫솔에 있어서 상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재의 상기 굽힘 방향에 관한 단면 2차 모멘트는 0.05㎜4 이상, 5.8㎜4 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 일실시형태에 의한 칫솔에 있어서 상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재는 단면형상이 정방형, 장방형, 다각형, 타원형 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 일실시형태에 의한 칫솔에 있어서 상기 경질 수지는 폴리프로필렌인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따르면 선단측에 식모면을 갖는 헤드부와, 상기 헤드부로부터 후단측에 배치되어 핸들부 본체를 포함하는 핸들부와, 상기 식모면과 상기 핸들부 사이에 배치된 넥부를 갖는 칫솔을 설계하는 공정과, 설계한 상기 칫솔을 성형하는 공정을 포함하고, 상기 칫솔을 설계하는 공정은 상기 헤드부로의 외력에 의해 발생한 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내서 변형하는 변형부를 상기 식모면보다 후단측에 배치하는 설계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칫솔 제조 방법이 제공된다.
본 발명에서는 사용자의 구강 내의 손상을 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 칫솔의 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 칫솔의 정면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 칫솔을 배면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 경질 부재를 확대한 측면도이다.
도 5는 도 2에 나타내는 경질 부재를 확대한 정면도이다.
도 6은 도 3에 나타내는 경질 부재를 확대한 배면도이다.
도 7은 도 4에 나타내는 경질 부재의 A-A선 방향의 단면도이다.
도 8은 도 4에 나타내는 경질 부재의 B-B선 방향의 단면도이다.
도 9는 평면 응력 상태의 개념을 나타내는 도면이다.
도 10은 단면이 직사각형상인 경우의 최장 단면 길이(L)를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 실시형태의 칫솔의 제조 공정을 나타내는 단면도이며, 제 1 금형을 사용하여 경질 부재를 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 실시형태의 칫솔의 제조 공정을 나타내는 단면도이며, 제 2 금형을 사용하여 제 1 연질 수지, 연질부, 및 핸들부 본체를 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 샘플에 대한 굽힘 강도 시험을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 샘플에 대한 IZOD 강도 시험을 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명의 칫솔 및 칫솔 제조 방법의 실시형태를 도 1 내지 도 14를 참조해서 설명한다.
또한, 이하의 실시형태는 본 발명의 일실시형태를 나타내는 것이며, 이 발명을 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 임의로 변경 가능하다. 또한, 이하의 도면에 있어서는 각 구성을 알기 쉽게 하기 위해 실제의 구조와 각 구조에 있어서의 축척이나 수 등을 상이하게 하고 있다. 여기에서는, 예를 들면 경질 수지 및 연질 수지의 쌍방을 사용하고, 또한 헤드부와 핸들부 사이에 헤드부의 최대폭 이하의 넥부가 배치되는 경우의 예를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 칫솔(10)의 측면도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 칫솔의 정면도이다. 도 2에서는 설명의 편의상 도 1에 나타내는 복수의 모다발(12-1)로 구성된 브러시부(12)의 도시를 생략한다. 도 3은 도 1에 나타내는 칫솔의 배면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 경질 부재를 확대한 측면도이다. 도 5는 도 2에 나타내는 경질 부재를 확대한 정면도이다. 도 6은 도 3에 나타내는 경질 부재를 확대한 배면도이다.
도 1~도 6에 나타내는 구조체에 있어서 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙인다. 도 1~도 6에 나타내는 X 방향은 칫솔(10)을 사용하고 있지 않는 상태에 있어서의 핸들체(11)의 연장 방향(넥부(15)의 연장 방향)을 나타내고 있다. 도 1 및 도 4에 나타내는 Z 방향은 칫솔(10)을 사용하고 있지 않는 상태에 있어서 식모면(21-1b)에 대하여 직교하는 방향(법선 방향)을 나타내고 있다. 도 2, 도 3, 도 5, 및 도 6에 나타내는 Y 방향은 칫솔(10)의 폭 방향(Z 방향 및 X 방향에 대하여 직교하는 방향)을 나타내고 있다.
칫솔(10)은 핸들체(11)와, 브러시부(12)를 갖는다. 핸들체(11)는 헤드부(14)와, 넥부(15)와, 핸들부(16)와, 헤드부(14), 넥부(15), 및 핸들부(16)의 일부를 구성하는 경질 부재(17)를 갖는다. 본 실시형태에서는 식모면(21-1b)과 핸들부(16) 사이에 Y 방향의 폭이 헤드부(14)의 폭(Y 방향의 최대폭)보다 작은 넥부(15)가 배치되는 칫솔(10)에 대해서 설명한다.
헤드부(14)는 경질 수지로 구성된 베이스 부재(21)와, 베이스 부재(21)의 일부를 덮는 제 1 연질 수지(22)를 갖는다. 베이스 부재(21)는 경질 수지로 구성된 경질 부재(17)의 구성 요소의 일부이며, 베이스 부재 본체(21-1)와 2개의 지지부(21-2)를 갖는다. 베이스 부재 본체(21-1)는 베이스 부재 본체(21-1)의 측면 및 저면(21-1a)에 제 1 연질 수지(22)를 배치하는 것이 가능하도록 헤드부(14)의 외형을 1~2㎜ 정도 축소시킨 형상으로 되어 있다. 베이스 부재 본체(21-1)는 선단부(21-1A)와, 저면(21-1a)과, 식모면(21-1b)과, 식모 구멍(21-1B)을 갖는다.
선단부(21-1A)는 베이스 부재 본체(21-1) 중 헤드부(14)와 넥부(15)가 접속되는 측과는 반대측에 위치하는 부분이다. 선단부(21-1A)는 사용자가 칫솔(10)을 사용해서 양치를 할 때 사용자의 구강 내와 대향하는 부분이다. 선단부(21-1A)의 형상은, 예를 들면 둥그스름한 형상(라운드 형상)으로 하면 좋다.
도 7은 도 4에 나타내는 경질 부재(17)의 A-A선 방향의 단면도이다. 경질 부재(17)의 저면(21-1a)은 제 1 연질 수지(22)로 덮이는 부분이며, 식모면(21-1b)의 반대측에 배치되어 있다. 저면(21-1a)은, 예를 들면 평탄한 면으로 할 수 있다.
식모면(21-1b)은 평탄한 면으로 되어 있다. 식모면(21-1b)은 복수의 식모 구멍(21-1B)을 노출하고 있다. 식모면(21-1b)은 헤드부(14)에 있어서의 제 1 노출부로서 제 1 연질 수지(22)로부터 노출되어 있다. 이와 같이 제 1 연질 수지(22)보다 단단한 경질 수지를 사용하여 베이스 부재 본체(21-1)를 구성함과 아울러, 복수의 식모 구멍(21-1B) 및 식모면(21-1b)을 제 1 연질 수지(22)로부터 노출시킴으로써 복수의 식모 구멍(21-1B)에 대해서 평선 식모법을 사용하여 브러시부(12)를 구성하는 모다발(12-1)을 식모(식설)할 수 있다.
식모면(21-1b)은 후술하는 도 12에 나타내는 제 2 금형(51)을 사용하여 제 1 연질 수지(22), 연질부(26), 및 핸들부 본체(31)를 수지 성형할 때 한쪽의 금형(51-2)(도 12 참조)의 내면과 접촉하는 면이다. 이와 같이 식모면(21-1b)이 제 2 금형(51)을 구성하는 한쪽의 금형(51-2)의 내면과 접촉함으로써 복수의 식모 구멍(21-1B) 및 식모면(21-1b)에 제 1 연질 수지(22)가 형성되는 것을 억제할 수 있다.
식모 구멍(21-1B)은 식모면(21-1b)을 구성하는 측의 베이스 부재 본체(21-1)에 복수 형성되어 있다. 식모 구멍(21-1B)에는 브러시부(12)를 구성하는 모다발(12-1)이 식모되는 구멍이다. 복수의 식모 구멍(21-1B)의 배열로서는, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같은 배열을 사용하는 것이 가능하지만, 이것에 한정되지 않고, 소위 격자형상의 배열이나 지그재그형상의 배열 등 어떠한 배열 패턴이어도 좋다. 또한, 복수의 식모 구멍(21-1B)의 수는 도 2에 나타내는 식모 구멍(21-1B)의 수에 한정되지 않고, 예를 들면 10~60 구멍의 범위 내에서 적당히 설정할 수 있다. 즉, 복수의 식모 구멍(21-1B)의 배열 및 식모 구멍(21-1B)의 수는 목적에 따라 적당히 설정할 수 있다. 식모 구멍(21-1B)의 형상으로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 진원형상, 타원 등의 원형상, 삼각형상이나 사각형상 등의 다각형상 등을 사용할 수 있다. 또한, 식모 구멍(21-1B)의 직경은 모다발(12-1)의 굵기에 따라 결정할 수 있고, 구체적으로는, 예를 들면 1~3㎜의 범위 내에서 적당히 설정할 수 있다.
Z 방향에 있어서의 헤드부(14)의 두께가 5.0㎜일 경우 Z 방향의 베이스 부재 본체(21-1)의 두께(바꿔 말하면 저면(21-1a)과 식모면(21-1b) 사이의 두께)는, 예를 들면 4.2㎜로 할 수 있다. 이 경우, 식모면(21-1b)을 기준으로 했을 때의 복수의 식모 구멍(21-1B)의 깊이는, 예를 들면 2.5㎜로 할 수 있다. 헤드부(14)의 두께란 일례로서 헤드부(14)에 있어서의 X 방향의 중앙 부분에서 측정한 두께이다.
2개의 지지부(21-2)는 베이스 부재 본체(21-1)의 저면(21-1a)으로부터 Z 방향(도 1에 나타내는 상태의 경우 하방)으로 돌출되도록 형성되어 있다. 2개의 지지부(21-2) 중 한쪽이 베이스 부재 본체(21-1)의 선단측에 배치되어 있으며, 다른 쪽이 베이스 부재 본체(21-1)의 후단측에 배치되어 있다. 2개의 지지부(21-2)는 X 방향에 있어서 대향하도록 배치되어 있다. 2개의 지지부(21-2)는 각각 평탄한 면으로 된 돌출면(21-2a)을 갖는다. 2개의 돌출면(21-2a)은 제 1 연질 수지(22)의 외면으로부터 노출됨과 아울러, 제 1 연질 수지(22)의 외면에 대하여 동일 높이로 되어 있다. 즉, 지지부(21-2)는 헤드부(14)에 있어서의 제 2 노출부로서 도 3에 나타내는 바와 같이 식모면(21-1b)과는 역측으로 노출되어 있다.
돌출면(21-2a)은 후술하는 도 11에 나타내는 제 1 금형(41)을 사용하여 베이스 부재 본체(21-1)를 포함하는 경질 부재(17)를 성형할 때 제 1 금형(41)(도 11 참조)의 내면과 접촉하는 부분이다. 이와 같이 돌출면(21-2a)이 제 1 금형(41)(도 11 참조)의 내면과 접촉함으로써 2개의 지지부(21-2)의 주위 및 저면(21-1a)에 제 1 연질 수지(22)를 형성할 수 있다.
상기 구성으로 된 베이스 부재(21)는 그 후단이 심부(25)의 선단측 단부와 일체적으로 구성되어 있다. 베이스 부재(21)를 구성하는 경질 수지로서는 제 1 연질 수지(22)보다 단단한 수지를 사용한다. 구체적으로는 베이스 부재 본체(21-1)를 구성하는 경질 수지로서는 브러싱 시의 강도 확보를 고려하여, 예를 들면 굽힘 탄성률(JIS7171)이 500~3000㎫의 범위 내에 있는 수지를 사용할 수 있다. 이 범위에 있음으로써 구강 내로의 삽입 시의 조작성과, 변형부(15A)의 평면 응력 상태의 확보를 양립 가능하다.
이러한 경질 수지의 구체예로서는, 예를 들면 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT), 폴리아세탈(POM), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌 수지(ABS), 셀룰로오스프로피오네이트(CP), 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합 수지(AS) 등을 예시할 수 있다. 상기 경질 수지는 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 적당히 조합하여 사용해도 좋다.
제 1 연질 수지(22)는 식모면(21-1b), 복수의 식모 구멍(21-1B), 2개의 지지부(21-2)의 단면(21-2a)을 노출시킨 상태이며, 베이스 부재 본체(21-1)의 측면 및 저면(21-1a)을 덮도록 형성되어 있다. 이에 따라 제 1 연질 수지(22)는 베이스 부재 본체(21-1)의 선단부(21-1A)를 덮도록 배치되어 있다.
이와 같이 베이스 부재 본체(21-1)의 선단부(21-1A)를 덮도록 제 1 연질 수지(22)를 배치함으로써 사용자가 칫솔(10)을 사용할 때에 있어서 선단부(21-1A)에 배치된 제 1 연질 수지(22)가 쿠션재로서 기능하기 때문에 칫솔(10)의 후단측으로부터 선단측을 향하는 방향으로 외력이 가해져서 선단(21-1A)에 배치된 제 1 연질 수지(22)가 사용자의 구강 내에 강하게 압박되었을 때 사용자의 구강 내가 손상되는 것을 억제할 수 있다.
베이스 부재 본체(21-1)의 측면 및 저면(21-1a)에 배치하는 제 1 연질 수지(22)의 두께는, 예를 들면 목적에 따라 0.2~2.0㎜의 범위 내에서 적당히 설정하는 것이 가능하지만, 예를 들면 0.8㎜로 할 수 있다.
또한, 도 1~도 3에서는 일례로서 베이스 부재 본체(21-1)의 측면 및 저면(21-1a)을 덮도록 제 1 연질 수지(22)를 형성한 경우를 예로 들어 설명했지만, 제 1 연질 수지(22)는 적어도 베이스 부재 본체(21-1)의 선단부(21-1A)를 덮도록 배치되어 있으면 좋다.
제 1 연질 수지(22)로서는, 예를 들면 그 경도가 JIS K 7215 쇼어 A의 경도가 90 이하인 연질 수지를 사용하면 좋다. 이러한 연질 수지로서는, 예를 들면 폴리올레핀계 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머, 폴리에스테르계 엘라스토머 등의 엘라스토머 수지를 예시할 수 있지만, 그 중에서도 폴리프로필렌(PP)과의 용착성의 관점으로부터 스티렌계 엘라스토머가 바람직하다. 스티렌계 엘라스토머의 구체예로서는, 예를 들면 KURARAY CO., LTD.제의 SEPTON(상품명), RIKEN TECHNOS CORPORATION제의 LEOSTOMER(상품명) 등을 예시할 수 있다.
또한, 제 1 연질 수지(22)는 베이스 부재(21)를 구성하는 경질 수지의 종류 에 따라 적당히 선택하면 좋다. 구체적으로는 베이스 부재(21)를 구성하는 경질 수지로서 폴리프로필렌(PP)을 사용할 경우 제 1 연질 수지(22)로서는, 예를 들면 폴리올레핀계 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머가 바람직하며, 스티렌계 엘라스토머가 보다 바람직하다. 베이스 부재(21)를 구성하는 경질 수지와 제 1 연질 수지(22)의 조합을 상기 조합으로 함으로써 베이스 부재(21)와 제 1 연질 수지(22) 사이의 밀착성을 충분히 확보할 수 있다.
상기 구성으로 된 헤드부(14)의 길이(X 방향의 길이)는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 10~30㎜의 범위 내가 바람직하며, 12~28㎜의 범위 내가 보다 바람직하다. 헤드부(14)의 길이가 10㎜ 이상이면 모다발(12-1)을 식설 가능한 식모면(21-1b)의 면적을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 헤드부(14)의 길이가 30㎜ 이하이면 구강 내에서의 칫솔(10)의 조작성을 높일 수 있다.
상기 구성으로 된 헤드부(14)의 폭(헤드부(14)에 있어서의 Y 방향의 최대폭)은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 7~13㎜의 범위 내가 바람직하며, 8~12㎜의 범위 내가 보다 바람직하다. 헤드부(14)의 폭이 7㎜ 이상이면 모다발(12-1)이 식설되는 식모면(21-1b)의 면적을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 헤드부(14)의 폭이 13㎜ 이하이면 구강 내에서의 칫솔(10)의 조작성을 높일 수 있다.
여기에서 도 2를 참조하여 헤드부(14)의 후단과 넥부(15)의 선단의 경계의 위치 및 넥부(15)의 후단과 핸들부(16)의 선단의 경계의 위치에 대해서 정의한다. 본 발명에서는 식모면(21-1b)과 핸들부(16) 사이에 있어서 Y 방향의 폭이 헤드부(14)의 최대폭과 동일 또는 헤드부(14)의 최대폭보다 작은 개소를 넥부에 포함한다.
또한, 본 실시형태에서는 헤드부(14)의 선단으로부터 핸들부(16)의 후단을 향하는 X 방향에 있어서 Y 방향의 폭이 좁아져서 상기 폭의 변화량이 커지고, 이윽고 Y 방향의 상기 폭의 변화량이 거의 없어지는 위치를 헤드부(14)의 후단과 넥부(15)의 선단의 경계의 위치로 한다. 또한, 넥부(15)의 선단으로부터 핸들부(16)의 후단을 향하는 X 방향에 있어서 Y 방향의 폭이 넓어져서 상기 폭의 변화량이 커지고, 이윽고 Y 방향의 상기 폭의 변화량이 거의 없어지는 위치를 넥부(15)의 후단과 핸들부(16)의 선단의 경계의 위치로 한다. 또한, 본 발명에 있어서 헤드부(14)의 선단으로부터 X 방향에 있어서 헤드부(14)의 선단으로부터 가장 이간된 위치에 배치된 식모 구멍의 핸들부(16)의 후단측의 위치를 헤드부(14)의 후단과 넥부(15)의 선단의 경계의 위치로 해도 좋다. X 방향에 있어서의 넥부(15)의 길이는, 예를 들면 20~70㎜의 범위 내에서 적당히 설정할 수 있고, 이 경우 헤드부의 길이와 넥부의 길이를 합계한 길이는, 예를 들면 40~85㎜의 범위 내에서 적당히 설정할 수 있다.
넥부(15)는 헤드부(14)와 핸들부(16)를 접속하는 부분이다. 또한, 넥부(15)는 헤드부(14)로의 외력에 의해 발생한 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내서 변형하는 변형부(15A)를 갖고 있다. Y 방향에 있어서의 넥부(15)의 폭은 헤드부(14) 및 핸들부(16)의 폭보다 좁아지도록 구성되어 있다. Z 방향에 있어서의 넥부(15)의 두께는, 예를 들면 헤드부(14)의 두께와 동일한 두께로 할 수 있다.
넥부(15)는 경질 부재(17)의 구성 요소인 심부(25)와, 연질부(26)부를 갖는다. 심부(25)는 X 방향(넥부(15)의 연장 방향)으로 연장되며 또한 넥부(15)를 관통하는 제 1 부분(25-1)과, X 방향으로 연장되고 일단이 제 1 부분(25-1)과 일체로 됨과 아울러, 핸들부(16)의 일부에 배치된 제 2 부분(25-2)을 갖는다. 또한, 여기에서는 넥부(15)를 구성하는 제 1 부분(25-1)에 대해서 설명하고, 제 2 부분(25-2)에 대해서는 핸들부(16)의 구성을 설명할 때에 설명한다.
도 8은 도 4에 나타내는 경질 부재의 B-B선 방향의 단면도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이 제 1 부분(25-1)은 선단이 베이스 부재(21)의 후단과 일체로 구성되어 있으며, 후단이 제 2 부분(25-2)과 일체로 구성되어 있다. 제 1 부분(25-1)은 상술한 경질 수지로 구성되어 있다. 제 1 부분(25-1)은 X 방향에 있어서 동일한 굵기로 연장되어 있다.
넥부(15)는 헤드부(14)의 선단에 강한 외력이 인가되었을 때에 도 2에 나타내는 변형부(15A)(예를 들면, 넥부(15)의 중앙부 근방)에 있어서 절곡되도록(바꿔 말하면 헤드부(14)의 선단에 가해지는 힘을 배출하도록) 형성되어 있다.
구체적으로는 변형부(15A)에 있어서의 심부(25)는 헤드부(14)의 선단에, 예를 들면 X축 방향의 외력(축직 하중)이 가해졌을 때에 XY 평면 내에서 구부러지도록 제 1 부분(25-1)의 굵기나 형상이 형성되어 있다. 도 8에 나타내는 변형부(15A)에 있어서의 심부(25)는 장경 방향이 Z축 방향이며, 단경 방향이 Y축 방향인 대략 타원의 단면형상을 갖고 있다. 변형부(15A)에 있어서의 심부(25)는 Y축 방향의 최대 두께가 Z축 방향의 최대 두께보다 작고, Y축 방향의 굽힘에 관한 단면 2차 모멘트가 Z축 방향의 굽힘에 관한 단면 2차 모멘트보다 작기 때문에 축직하중이 가해졌을 때에는 Y축 방향으로의 굽힘(XY 평면 내에서의 굽힘)이 발생한다.
심부(25)는 경질 수지로 형성되어 있지만, Y축 방향의 두께를 작게 함으로써 변형부(15A)는 헤드부(14)로의 외력에 의해 발생한 굽힘에 관한 응력 특성이 XZ면과 수직인 Y축 방향으로 외력이 작용하지 않아 Y축 방향에 관한 응력 성분(σy)이 제로가 되는 평면 응력 상태를 나타내서 변형한다고 간주할 수 있다. 평면 응력 상태는 도 9에 나타내는 바와 같이 두께가 무시할 수 있는 얇은 평판(예를 들면, 필름상)에 있어서 Y 방향에 면하는 면의 근사적인 응력 상태이다.
상기 응력 상태를 나타내는 구조에서는 Y 방향으로 힘이 가해지지 않는 점에서 변형부(15A)에 있어서는 일반화 후크의 법칙에 있어서 하기 식(1)의 가정이 성립된다.
σy=τxy=τyz=0 …(1)
상기 평면 응력 상태를 나타내서 변형하기 때문에 변형부(15A)에 있어서의 심부(25)의 Y축 방향의 두께(W2)로서는 0.5㎜ 이상, 2.0㎜ 이하가 바람직하다. 변형부(15A)에 있어서의 심부(25)의 Y축 방향의 두께(W2)가 0.5㎜ 미만이면 헤드부(14)를 구강 내에 삽입해서 소망의 치아 면으로 유도하는 것이 곤란해진다. 또한, 변형부(15A)에 있어서의 심부(25)의 Y축 방향의 두께(W2)가 2.0㎜를 초과하면 평면 응력 상태를 나타내지 않고, 헤드부(14)로의 외력으로 발생한 굽힘에 의해 백화나 파단이 발생할 가능성이 있다. 변형부(15A)에 있어서의 심부(25)의 Y축 방향의 두께(W2)를 0.5㎜ 이상, 2.0㎜ 이하로 함으로써 구강 내로의 삽입 시의 조작성과 변형부(15A)의 평면 응력 상태의 확보를 양립 가능하다.
또한, 변형부(15A)에 있어서의 굽힘 방향의 두께를 D(변형부(15A)가 도 8에 나타내는 대략 타원상일 경우 D=W2), 변형부(15A)의 핸들부(16)의 길이 방향과 직교하는 단면에 있어서의 최장 단면 길이를 L(변형부(15A)가 도 8에 나타내는 대략 타원상일 경우 L=W1)이라고 하면 변형부(15A)가 평면 응력 상태를 나타내기 위해서는 하기 식(2)을 만족하면 좋다.
D×√2≤L …(2)
또한, 예를 들면 도 10에 나타내는 바와 같이 변형부(15A)의 단면이 직사각형상일 경우에는 최장 단면 길이(L)는 긴변이 아니라 대각선의 길이가 된다.
평면 응력 상태를 나타내기 위해서는 D×√2≤L를 만족하는 것이 바람직하며, D×√5≤L를 만족하는 것이 더 바람직하다.
또한, 변형부(15A)의 길이가 짧을 경우에는 변형부(15A)의 굽힘에 대한 강도가 크기 때문에 변형부(15A)가 평면 응력 상태를 나타내지 않기 때문에, 변형부(15A)가 평면 응력 상태를 갖기 위해서는 변형부(15A)는 3㎜ 이상의 길이인 것이 바람직하다. 이와 같이 평면 응력 상태를 나타내는 변형부(15)는, 예를 들면 헤드부(14)에 힘이 가해졌을 때에 도 5에 나타내는 바와 같이 넥부(15)에 있어서의 선단 베이스부(15X1)와 말단 베이스부(15X2)의 중앙부(15M)와, 말단 베이스부(15X2) 사이의 영역으로 상정된다.
또한, 상기 평면 응력 상태를 나타내서 변형하기 위해 변형부(15A)에 있어서의 심부(25)의 Y축 방향에 관한 심부의 단면형상에 따라 정의되는 수식으로 구해지는 단면 2차 모멘트는 0.05~5.8㎜4가 바람직하며, 0.05~3.5㎜4가 특히 바람직하다. 심부(25)의 Y축 방향에 관한 단면 2차 모멘트가 0.05㎜4 미만이면 헤드부(14)를 구강 내에 삽입해서 소망의 치아 면으로 유도하는 것이 곤란해진다. 또한, 심부(25)의 Y축 방향에 관한 단면 2차 모멘트가 5.8㎜4를 초과하면 평면 응력 상태를 나타내지 않고, 헤드부(14)로의 외력으로 발생한 굽힘에 의해 백화나 파단이 발생할 가능성이 있다. 변형부(15A)에 있어서의 심부(25)의 Y축 방향에 관한 단면 2차 모멘트를 0.05~5.8㎜4로 함으로써 구강 내로의 삽입 시의 조작성과, 변형부(15A)의 평면 응력 상태의 확보를 양립 가능하다.
변형부(15A)에 있어서의 심부(25)의 Z축 방향의 두께(W1)로서는 치아를 닦을 때 브러시부(12)의 선단을 확실하게 치아나 치간 등에 압박하는 관점으로부터 Y축 방향의 두께(W2)보다 크고, 예를 들면 1.5㎜~4.5㎜, 특히 3.5㎜~4.5㎜가 바람직하다.
이와 같이 변형부(15A)에 있어서의 Z 방향의 두께(W1)를 Y 방향의 두께(W2)보다 크게 함으로써 칫솔(10)의 청소 성능을 저하시키는 일 없이 헤드부(14)의 선단에 강한 외력 또는 약한 외력이 인가되었을 때에 변형부(15A)에 있어서 Y 방향으로 절곡되는 것이 가능해진다. 이에 따라 헤드부(14)의 선단에 가해지는 힘을 배출하는 것이 가능해지므로 칫솔(10)의 사용자의 구강 내가 손상되는 것을 억제할 수 있다.
특히, 칫솔(10)의 사용자가 1~3세의 영유아일 경우, 칫솔(10)을 입에 문 채인 상태로 달리거나 하는 경우가 있지만, 이러한 경우에 영유아가 전도되었을 때에도 영유아의 구강 내가 손상되는 것을 억제할 수 있다.
연질부(26)는 제 1 부분(25-1)을 내부에 수용하고, 또한 심부(25)를 구성하는 경질 수지보다 연한 제 2 연질 수지(27)로 구성되어 있다. 연질부(26)는 제 1 부분(25-1)이 노출되는 것을 억제하는 부재임과 아울러, 헤드부(14)의 선단에 강한 힘이 가해졌을 때에 넥부(15)의 변형부(15A)가 절곡되도록 하기 위한 부재이다. 제 2 연질 수지(27)로서는, 예를 들면 JIS K 6253 쇼어 A에서의 경도가 90 이하로 된 연질 수지를 사용할 수 있다. 이러한 연질 수지로서는 제 1 연질 수지(22)를 설명할 때에 예시한 연질 수지를 사용할 수 있다.
제 2 연질 수지(27)는 목적에 따라 제 1 연질 수지(22)와는 상이한 종류의 연질 수지로 구성해도 좋다. 이 경우, 예를 들면 제 1 연질 수지(22)로서 사용하는 연질 수지의 경도를 제 2 연질 수지(27)에 사용하는 연질 수지의 경도보다 높게 해도 좋다. 이러한 구성으로 함으로써 헤드부(14)의 선단의 경도와, 넥부(15)의 경도를 상이하게 할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 연질 수지(22, 27)로서 동일한 종류의 연질 수지를 사용해도 좋다. 이에 따라 칫솔(10)을 제조할 때에 사용하는 연질 수지의 종류의 수를 적게 할 수 있다.
도 5 및 도 6에 되돌아와서 핸들부(16)는 심부(25)를 구성하는 제 2 부분(25-2)(심부(25)의 일부)과, 경질 부재(17)를 구성하는 복수의 돌출부(29)와, 핸들부 본체(31)와, 링형상 함몰부(32-1, 32-2)를 갖는다. 제 2 부분(25-2)은 경질 수지로 구성되어 있으며, 그 일단이 제 1 부분(25-1)과 일체로 되어 있다. 제 2 부분(25-2)을 구성하는 경질 수지는, 예를 들면 제 1 부분(25-1)을 구성하는 경질 수지와 마찬가지인 것을 사용할 수 있다.
제 2 부분(25-2)은 X 방향에 있어서 제 2 부분(25-2)의 일단으로부터 복수의 기둥상의 돌출부(29)를 향함에 따라 X 방향과 직교하는 단면형상이 연속적으로 확경(擴徑)된 상사형인 구성으로 되어 있다. 즉, 제 2 부분(25-2) 중 복수의 돌출부(29)가 형성된 부분의 지름이 가장 커지도록 구성되어 있다. 또한, 제 2 부분(25-2) 중 복수의 돌출부(29)보다 핸들부(16)의 후단측에 배치된 부분은 복수의 돌출부(29)로부터 핸들부(16)의 후단측을 향함에 따라 X 방향과 직교하는 단면형상이 연속적으로 지름이 작아지는 상사형으로 되어 있다.
이와 같이 제 2 부분(25-2) 중 복수의 돌출부(29)보다 핸들부(16)의 후단측에 배치된 부분의 형상을 복수의 돌출부(29)로부터 핸들부(16)의 후단측을 향함에 따라 지름이 작아지는 형상으로 함으로써, 예를 들면 제 1 및 제 2 연질 수지(22, 27)로서 동일한 연질 수지를 사용할 경우에 있어서 후술하는 도 12에 나타내는 바와 같이 제 2 금형(51) 내에 경질 부재(17)를 배치시킨 후 제 2 금형(51)의 후단측으로부터 제 2 금형(51) 내에 연질 수지를 도입시켰을 때 헤드부(14)의 선단을 향하는 방향(X 방향)으로 연질 수지가 이동(유동)하기 쉬워지기 때문에 경질 부재(17) 전체(단, 식모면(21-1b) 및 복수의 식모 구멍(21-1B)을 제외한다)를 정밀도 좋게 연질 수지로 감쌀 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 제 2 금형(51) 내에 상기 연질 수지를 도입시켰을 때 도입된 연질 수지에 의해 제 2 금형(51) 내에 있어서의 경질 부재(17)의 위치 및 자세가 변화되는 것을 억제할 수 있다.
핸들부 본체(31)는 칫솔(10)의 사용자가 손으로 쥐는 부분이며, 제 2 연질 수지(27)로 구성되어 있다. 이와 같이 핸들부 본체(31)를 제 2 연질 수지(27)로 구성함으로써 칫솔(10)을 입에 문 상태로 칫솔(10)의 후단으로부터 헤드부(14)의 선단을 향하는 방향으로 강한 외력이 가해졌을 때 핸들부 본체(31)를 변형시키는(구체적으로는 굽히는) 것이 가능해진다. 이에 따라 넥부(15)뿐만 아니라 핸들부 본체(31)도 구부러짐으로써 칫솔(10)의 후단으로부터 헤드부(14)의 선단을 향하는 외력을 이것과는 상이한 방향으로 배출하는 것이 가능해지므로 칫솔(10)의 사용자의 구강 내가 손상되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 연질 수지(27)를 사용하여 핸들부 본체(31)를 구성함으로써 핸들부 본체(31)에 강한 힘이 가해진 경우에도 핸들부(16)가 파손되는 것(바꿔 말하면 핸들부(16)가 꺾이는 것)을 억제할 수 있다.
브러시부(12)는 베이스 부재(21)에 형성된 복수의 식모 구멍(21-1B)에 식설된 모다발(12-1)로 구성되어 있다. 모다발(12-1)은 복수의 용모를 다발로 묶은 것이다. 식모면(21-1b)을 기준으로 했을 때의 모다발(12-1)의 길이(모길이)는 모다발(12-1)에 요구되는 모허리 등을 감안하여 결정할 수 있다. 구체적으로는 모다발(12-1)의 길이(모길이)는, 예를 들면 6~13㎜의 범위 내에서 적당히 설정할 수 있다.
모다발(12-1)은, 예를 들면 모길이가 일치된 복수의 용모로 구성해도 좋고, 모길이의 길이가 상이한 복수의 용모로 구성해도 좋다. 도 1에서는 칫솔(10)을 구성하는 브러시부(12)의 일례로서 브러시부(12)를 구성하는 복수의 모다발(12-1)의 선단을 일치시킨 경우를 예로 들어 도시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 브러시부(12)를 구성하는 복수의 모다발(12-1)의 길이를 상이하게 함으로써 브러시부(12)에 단차를 형성해도 좋다.
도 11은 본 실시형태의 칫솔의 제조 공정을 나타내는 단면도이며, 제 1 금형을 사용하여 경질 부재를 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다. 도 12는 본 실시형태의 칫솔의 제조 공정을 나타내는 단면도이며, 제 2 금형을 사용하여 제 1 연질 수지, 연질부, 및 핸들부 본체를 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 11에 나타내는 화살표는 경질 수지가 도입되는 방향을 나타내고 있으며, 도 12에 나타내는 화살표는 연질 수지(후술하는 연질 수지 N)가 도입되는 방향을 나타내고 있다.
도 11에 나타내는 공정에서는 한 쌍의 금형(41-1, 41-2)에 의해 이루어지며, 내부에 경질 부재(17)의 형상에 대응한 공간(43) 및 공간(43) 내에 경질 수지를 도입하기 위한 도입구(45)를 갖는 제 1 금형(41)을 준비한다. 금형(41-2)에는 복수의 식모 구멍(21-1B)을 형성하기 위한 돌출부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 또한, 도입구(45)는 공간(43)의 후단측에 배치되어 있다. 이어서, 도입구(45)를 통해 경질 부재(17)의 모재가 되는 용융된 경질 수지(굽힘 탄성률(JIS 7171)이 500~3000㎫의 범위 내에 있는 수지)로 공간(43)을 충전하고, 상기 경질 수지가 경화됨으로써 복수의 식모 구멍(21-1B) 및 지지부(21-2)를 포함하는 베이스 부재(21), 심부(25), 및 복수의 돌출부(29)가 일체로 된 경질 부재(17)가 형성된다. 그 후 제 1 금형(41)으로부터 경질 부재(17)를 인출한다.
이어서, 도 12에 나타내는 공정에서는 한 쌍의 금형(51-1, 51-2)에 의해 이루어지며, 도 1에 나타내는 브러시부(12)를 제외한 칫솔(10)의 형상에 대응한 공간(53) 및 공간(53) 내에 경질 수지를 도입하기 위한 도입구(55)를 갖는 제 2 금형(55)을 준비한다. 한 쌍의 금형(51-1, 51-2)의 접합면은, 예를 들면 연질부(26)(핸들부 본체(31))의 Z 방향의 중간 위치에 설정되어 있다. 금형(51-2)에는 복수의 식모 구멍(21-1B)을 형성하기 위한 돌출부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 또한, 도입구(55)는 공간(53)의 후단측에 배치되어 있다.
이어서, 상기 제 2 금형(51)의 공간(53)의 선단부에 경질 부재(17)를 배치시킨다. 이때 복수의 식모 구멍(21-1B)이 덮이도록 금형(51-2)의 내면과 식모면(21-1b)을 접촉시킴과 아울러, 2개의 지지부(21-2)의 단면과 금형(51-1)의 내면을 접촉시키고, 또한 복수개(본 실시형태의 경우 4개)의 돌출부(29)의 돌출면(29a)과 제 2 금형(51)의 내면을 접촉시킨다.
이어서, 도입구(55)를 개재하여 공간(53) 내에 용융시킨 연질 수지 N(JIS K 7215 쇼어 A의 경도가 90 이하인 수지)을 충전시킨다. 그 후 연질 수지 N을 경화시킴으로써 제 1 연질 수지(22), 연질부(26), 및 핸들부 본체(31)를 형성한다. 이에 따라 헤드부(14), 넥부(15), 및 핸들부(16)를 갖는 핸들체(11)가 형성된다. 그 후 제 2 금형(51) 내로부터 핸들체(11)를 인출한다.
본 실시형태의 칫솔에 의하면 헤드부(14)로의 외력에 의해 발생한 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내서 변형하는 변형부(15A)를 갖고 있기 때문에 사용자가 칫솔(10)을 입에 문 상태로 칫솔(10)의 후단으로부터 헤드부(14)의 선단을 향하는 방향으로 강한 외력이 가해졌을 때 변형부(15A)가 용이하게 변형함(구체적으로 절곡됨)으로써 헤드부(14)의 선단에 전해지는 힘을 배출하는 것이 가능해짐과 아울러, 헤드부(14)의 선단에 배치된 부드러운 제 1 연질 수지(22)를 사용자의 구강 내와 접촉시키는 것이 가능해지므로 칫솔(10)의 사용자의 구강 내가 손상되는 것을 억제할 수 있다.
특히, 칫솔(10)의 사용자가 1~3세의 영유아일 경우 칫솔(10)을 입에 문 채인 상태로 달리거나 하는 경우가 있지만, 이러한 경우에 영유아가 전도되었을 때에도 영유아의 구강 내가 손상되는 것을 억제할 수 있다.
(변형부(15A)에 대한 평면 응력 상태의 평가)
칫솔(1)에 있어서의 변형부(15A)의 평면 응력 상태를 확인하는 시험을 샘플 을 사용하여 실시했다. 샘플은 멜트 플로우 레이트(MFR)의 상이한 호모 PP3종에 대해서 행했다. 샘플은 상기 그레이드마다 표 1에 기재된 사양에 따라 두께가 상이한 직육면체형상으로 사출 성형에 의해 제작했다.
[평가 방법]
각 샘플에 대해서는 굽힘 강도 시험, IZOD 강도 시험을 표 2에 기재된 사양에 따라 실시했다. 굽힘 강도 시험은 도 13에 나타내는 바와 같이 지점 간 거리가 64㎜가 되는 위치에 배치한 지지자(支持子)(111, 112)에 의해 하방으로부터 샘플(S)을 지지한 상태로 지지자(111, 112)의 중앙부를 상방으로부터 직경 5㎜의 압압자(押壓子)(113)에 의해 속도를 바꿔 압축 거리 30㎜로 압압했다. IZOD 강도 시험은 도 14에 나타내는 바와 같이 샘플(S)의 하단으로부터 거리(L1)(L1=50㎜)를 척하고, 척부로부터 거리(L2)(L2=20㎜) 이간한 위치에 폭(L3)(L3=15㎜)의 해머(HM)로 하중을 부여했다.
각 샘플에 대해서는 시험에 의해 발생하는 파단 및 백화의 유무에 의해 평가를 행했다. 각 시험에 대해서는 3회씩 실시했다(n=3).
각 샘플의 평가는 상기 시험을 실시 후에 파단 및 백화가 관찰되지 않았을 경우를 ◎라고 하고, 파단이 발생하지 않고 백화만이 관찰되었을 경우를 △라고 하고, 파단이 발생했을 경우를 ×라고 했다.
하기 표 3에 나타내어지는 바와 같이 굽힘 강도 시험 후의 샘플에 대해서는 두께가 3㎜ 이상일 경우에는 백화가 관찰되어 변형부(15A)는 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이에 대하여 굽힘 강도 시험 후의 샘플에 대해서 2㎜ 이하의 두께(단면 2차 모멘트는 3.3㎜4 이하)이면 백화 및 파단이 발생하지 않고, 변형부(15A)는 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내서 변형하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 굽힘 탄성률에 대해서는 두께 0.5㎜의 샘플에서는 측정 결과가 얻어지지 않았지만, 500~3000㎫의 범위 내에 있는 수지를 사용함으로써 구강 내로의 삽입 시의 조작성과, 변형부(15A)의 평면 응력 상태의 확보를 양립 가능하다.
마찬가지로, 하기 표 4에 나타내어지는 바와 같이 IZOD 강도 시험 후의 샘플에 대해서는 두께가 5㎜ 이상일 경우에는 파단이 발생하고, 두께가 3㎜ 이상일 경우에는 백화가 관찰되어 변형부(15A)는 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이에 대하여 IZOD 강도 시험 후의 샘플에 대해서 2㎜ 이하의 두께(단면 2차 모멘트는 3.3㎜4 이하)이면 백화 및 파단이 발생하지 않고, 변형부(15A)는 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내서 변형하는 것을 확인할 수 있었다.
이상, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 상술한 예에 있어서 나타낸 각 구성 부재의 제반 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 의거하여 여러 가지로 변경 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는 넥부(15)에 변형부(15A)를 설치하는 구성을 예시했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 핸들부(16)가 헤드부(14)로의 외력에 의해 발생한 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내는 구성이나 넥부(15)와 핸들부(16)의 양쪽이 평면 응력 상태를 나타내는 구성이어도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는 연질부가 경질 부재의 적어도 일부를 내부에 수용하는 구성으로 했지만, 변형부(15A)가 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타낼 경우에는 파단 및 백화가 발생하지 않는 점에서 경질 부재만으로 변형부(15A)를 구성해도 좋다. 또한, 브러시부(12)의 선단을 확실하게 치아나 치간 등에 압박할 수 있는 굽힘 강도를 확보함으로써 변형부(칫솔 전체)를 연질 수지만으로 구성하는 것도 가능하다.
본 발명은 칫솔 및 칫솔 제조 방법에 적용할 수 있다.
10: 칫솔 14: 헤드부
15: 넥부 15A: 변형부
16: 핸들부 17: 경질 부재
21-1b: 식모면

Claims (12)

  1. 칫솔의 연장 방향을 기준으로 선단측에 식모면을 갖는 헤드부와, 상기 칫솔의 연장 방향을 기준으로 상기 헤드부로부터 후단측에 배치되는 핸들부와, 상기 칫솔의 연장 방향을 기준으로 상기 식모면과 상기 핸들부 사이에 배치된 넥부를 갖고,
    상기 식모면보다 후단측의 상기 넥부에 설치되고, 상기 헤드부로의 외력에 의해 발생한 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내서 변형하는 변형부를 갖고,
    상기 변형부는, 상기 식모면과 평행하게 상기 핸들부의 길이 방향과 직교하는 방향의 굽힘에 대해서, 상기 평면 응력 상태를 나타내서 변형하고,
    상기 변형부의 길이는 3mm이상이며,
    상기 핸들부의 적어도 선단측의 일부에 걸쳐 배치되며 경질 수지로 형성된 경질 부재를 갖고,
    상기 식모면의 법선 방향의 상기 경질 부재의 두께는 3.5mm 이상이며,
    상기 식모면과 평행하고 상기 핸들부의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 경질 부재의 폭은 0.5mm 이상이며,
    상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재의 굽힘 방향에 관한 단면 2차 모멘트는, 0.05mm4 이상 5.8mm4 이하이며,
    상기 경질 부재는, 하기 평가 방법 A에서 백화 및 파단이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 칫솔.
    평가 방법 A
    지점간 거리가 64mm가 되는 위치에 배치한 지지자에 의해 하방으로부터 상기 경질 부재를 지지한 상태에서, 상기 지지자의 중앙부를 상방으로부터 직경 5mm의 압압자에 의해, 속도를 바꾸어 압축 거리 30mm로 가압 한다. 상기 경질 부재에 있어서 두께와 폭이 다른 경우는, 얇은 쪽의 단면을 향해 가압한다. 속도는 2mm/min, 100mm/min, 500mm/min으로 나누어 시험한다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경질 부재는 하기 평가 방법 B에서 백화 및 파단이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 칫솔.
    평가 방법 B
    상기 경질 부재의 하단으로부터 거리 50㎜의 위치를 고정하고, JISK7110에 따라, 상기 고정된 위치로부터 20㎜ 상방으로 이간한 위치에 폭 15㎜의 해머로 하중을 부여한다. 상기 경질 부재에 있어서 두께와 폭이 다른 경우는, 얇은 쪽의 단면을 향해 하중을 부여한다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 경질 부재의 적어도 일부를 내부에 수용하며, 연질 수지로 형성된 연질부를 포함하고,
    상기 변형부는 상기 경질 부재가 배치된 영역의 적어도 일부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 칫솔.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재는 상기 굽힘 방향의 두께가 0.5㎜ 이상, 2㎜ 이하이며, 굽힘 탄성률이 500㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 칫솔.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재의 상기 굽힘 방향의 두께를 D, 상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재의 상기 핸들부의 길이 방향과 직교하는 단면에 있어서의 최장 단면 길이를 L이라고 하면,
    D×√2≤L
    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 칫솔.
  6. 제 5 항에 있어서,
    D×√5≤L
    의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 칫솔.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재는 단면형상이 정방형, 장방형, 다각형, 타원형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 칫솔.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 경질 수지는 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 칫솔.
  9. 칫솔의 연장 방향을 기준으로 선단측에 식모면을 갖는 헤드부와, 상기 칫솔의 연장 방향을 기준으로 상기 헤드부로부터 후단측에 배치되는 핸들부와, 상기 칫솔의 연장 방향을 기준으로 상기 식모면과 상기 핸들부 사이에 배치된 넥부를 갖는 칫솔을 설계하는 공정과,
    설계한 상기 칫솔을 성형하는 공정을 포함하고,
    상기 칫솔을 설계하는 공정은 상기 헤드부로의 외력에 의해 발생한 굽힘에 관한 응력 특성이 평면 응력 상태를 나타내서 변형하는 변형부를 상기 식모면보다 후단측의 상기 넥부에, 3mm 이상의 길이로 배치하고, 경질 수지로 형성되어 하기 평가 방법 A에서 백화 및 파단이 발생하지 않는 경질 부재를, 상기 핸들부의 적어도 선단측의 일부에 걸쳐 배치하는 설계를 포함하며,
    상기 변형부는, 상기 식모면과 평행하게 상기 핸들부의 길이 방향과 직교하는 방향의 굽힘에 대해서, 상기 평면 응력 상태를 나타내서 변형하고,
    상기 식모면의 법선 방향의 상기 경질 부재의 두께는 3.5mm 이상이며,
    상기 식모면과 평행하고 상기 핸들부의 길이 방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 경질 부재의 폭은 0.5mm 이상이며,
    상기 변형부에 있어서의 상기 경질 부재의 굽힘 방향에 관한 단면 2차 모멘트는, 0.05mm4 이상 5.8mm4 이하인 것을 특징으로 하는 칫솔 제조 방법.
    평가 방법 A
    지점간 거리가 64mm가 되는 위치에 배치한 지지자에 의해 하방으로부터 상기 경질 부재를 지지한 상태에서, 상기 지지자의 중앙부를 상방으로부터 직경 5mm의 압압자에 의해, 속도를 바꾸어 압축 거리 30mm로 가압 한다. 상기 경질 부재에 있어서 두께와 폭이 다른 경우는, 얇은 쪽의 단면을 향해 가압한다. 속도는 2mm/min, 100mm/min, 500mm/min으로 나누어 시험한다.
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