KR20030023630A - 가변 강성을 갖는 브리슬 - Google Patents

Abstract

브리슬 강성은 브리슬을 보유하는 지지 비임이 브러싱 작용에 응하여 비틀림 운동을 경험하게 함으로써 변화된다. 비틀림 운동은 지지 비임의 길이의 적어도 일부를 따라 지지 비임이 브러시 헤드에 분리되게 함으로써 얻어진다. 특히 양호한 실시예에서, 가변 강성 기술을 실시한 브러시는 지지 비임으로서 기능 하는 기부 스트링 또는 유사한 구조에 연결된 적어도 한 열의 브리슬을 갖는 브리슬 부 조립체로써 이루어진다. 기부 스트링은 브러시 내의 개구를 가로질러 연결될 수 있어, 그 대향 단부에서 연결되거나, 임의의 개수의 소정 간격으로 연결될 수 있는데, 간격의 개수 및 길이는 원하는 정도의 강성을 얻도록 선택된다.

Description

가변 강성을 갖는 브리슬 {BRISTLES HAVING VARYING STIFFNESS}

미국 특허 출원 제09/092,092호, 제09/092,094호, 제09/455,308호 및 제09/550,657호 등의 이전 출원은 브리슬 부 조립체를 제조하는 방법을 기재하고 있는데, 이 방법은 맨드럴(mandrel) 주위에 중합체 모노필라멘트(monofilament)를 감는 단계와, 용매, 접착제 또는 열에너지를 인가함으로써 한 개 이상의 기부 스트링에 개별 랩(wrap)을 접합시키는 단계를 포함한다. 전술된 출원에 따르면, 브리슬 부 조립체를 제조하는 장치는 사각형 형상의 맨드럴 등의 맨드럴을 포함하는데, 이 맨드럴 주위에 적어도 한 개의 연속 스트랜드 또는 모노필라멘트가 감긴다. 스트랜드 또는 모노필라멘트는 복수개의 "랩"을 형성하는데, 이 랩은 다음에 랩에 대체로 직각으로 연장되는 적어도 한 개의 "기부 스트링"과 접촉되어 놓인다. 랩과 기부 스트링 사이의 접촉 지점에서, 초음파 에너지 또는 다른 수단이 개별 랩 및 기부 스트링을 함께 접합시키도록 인가된다. 하류 처리 지점에서, 커터는 접합된 기부 스트링 및 랩을 브리슬 부 조립체로 변화시키는 데 사용된다.

브리슬 부 조립체를 제조하는 한 개의 특히 양호한 장치가 도1에 도시되어 있다. 여기에서, 장치(10)는 사각형 형상의 맨드럴(12)을 포함하는데, 그 주위에 모노필라멘트(14)가 감긴다. 래핑 기구(16)는 맨드럴(12) 주위를 회전하여, 복수개의 랩(18)을 놓는데, 이 랩은 컨베이어 기구(20)에 의해 맨드럴(12)을 따라 수직으로 이동된다.

4개의 기부 스트링(22)은 각각의 가열 요소(24) 부근의 공급원(도시되지 않음)으로부터 랩과 접촉되어 이송된다. 에너지가 기부 스트링과 접촉되어 있는 초음파 가열 요소에 공급될 때, 서로 접촉되어 있는 모노필라멘트 랩 및 기부 스트링의 표면은 소성이 된다. 랩이 가열 요소로부터 떨어져 이동된 직후 일어나는 냉각 후, 모노필라멘트의 랩과 기부 스트링은 함께 접합된다.

접합된 랩 및 기부 스트링이 가열 요소로부터 더욱 떨어져 이동됨에 따라, 이들은 커터(26)를 통과하는데, 이 커터는 4개 중 2개만 도1에 도시되어 있다. 커터(26)는 접합된 랩을 4개의 브리슬 스트링(28)으로 절단하는데, 각각의 브리슬 스트링은 추가 처리를 위해 릴(도시되지 않음) 또는 다른 수단에 권취될 수 있다.

도2는 모노필라멘트 랩(18) 중 하나와 기부 스트링(22) 중 하나의 접촉 지점을 도시하는 확대도이다. 기부 스트링은 초음파 가열 요소의 혼(horn)(30)에 의해보유되고, 컨베이어 기구(20)의 케이블(32)은 맨드럴(12) 위로 모노필라멘트 랩을 병진 이동시킨다. 케이블(32) 및 기부 스트링(22)은 동일한 속도로 동일한 방향으로 이동되어, 접합된 랩 및 기부 스트링은 커터(26)로 이동되어 별개의 브리슬 스트링(28)으로 분리된다.

브리슬 스트링(28) 중 한 개가 도3에 도시되어 있는데, 이는 기부 스트링(22)과 랩을 형성하는 데 이미 사용된 모노필라멘트로 이루어진 2열의 브리슬(34, 36)을 갖는다. 브리슬 열은 V자로 형성되는 경향을 갖는데, 여기에서 기부 스트링은 "V"의 정점에 있다. 추가 처리 단계가 브리슬의 열을 서로 평행하게 하는 데 사용될 수 있고, 대체 배향이 원하는 바에 따라 이루어질 수도 있다.

브리슬 스트링이 형성되는 방법과, 이들이 다양한 브러시를 형성하도록 브러시 본체와 결합될 수 있는 방법의 세부 사항은 전술된 출원에 기재되어 있다. 여기에 그리고 전술된 출원에 기재된 브리슬 스트링을 사용하여 브러시를 제조하는 데 있어서, 브리슬 스트링은 "브리슬 부 조립체"로 불리는 소정 길이로 절단된다. 이들 길이는 광범위한 크기, 형상 및 형태의 브러시를 형성하도록 브러시 본체 내에 매설되거나 다른 방법으로 그에 부착될 수 있다.

전술된 브리슬 부 조립체는 다수의 장점을 갖지만, 반드시 브리슬 자체의 물리적 매개 변수를 변화시킬 필요가 없이 브리슬의 강성을 변화시키거나 다른 방법으로 제어하는 방법 및 수단뿐만 아니라, 동일하게 채용되었지만 개선된 브러시 및 브리슬에 대한 지속적인 필요성이 상존 한다.

본 발명은 브러시 및 그 제조 분야에 관한 것으로, 특히 기부 스트링, 접합선 또는 연속적으로 함께 브리슬의 공통 기단부들을 결합시키는 다른 구조의 형태를 취할 수 있는 지지 "비임(beam)"으로 기단부에서 연결되는 브리슬 부 조립체(sub-assembly)에 관한 것이다. 이러한 브리슬 부 조립체의 특히 유용한 적용은 브리슬 부 조립체의 부분이 브러시 헤드 또는 다른 지지 구조의 개방 영역에 걸쳐져 있고 이러한 브리슬의 가요성이 비임의 비틀림 특성에 의해 적어도 부분적으로 결정되는 브러시 구조에서이다.

도1은 브리슬 스트링을 형성하는 장치의 개략도이다.

도2는 대략 초음파 가열 스테이션에서 도1의 장치 내의 모노필라멘트 덮개(wrap)와 기부 스트링 사이의 접촉 지점을 나타내는 확대 단면도이다.

도3의 기부 스트링에 연결된 제1 및 제2 열의 브리슬을 구비한 브리슬 스트링의 정면도이다.

도4는 개구 또는 개방 공간을 가로질러 브러시 헤드 상의 2개의 지점 사이에서의 브리슬 부 조립체의 걸쳐져 있는 상태를 나타내는 수직 종단면도이다.

도5는 도4에 선 Ⅳ-Ⅳ을 따라 취해진 수직 횡단면도이다.

도6은 브리슬의 하부 또는 기부 단부에 추가 강성을 제공하도록 탄성 중합체 재료가 코팅되는 브리슬 부 조립체의 단부도이다.

도7은 기부 스트링의 두께 또는 직경의 함수로서 기부 스트링 편향율(deflection ratio)의 모델링을 도시하는 차트이다.

도8은 브러시 본체의 상부면으로 소정 간격으로 연결된 브리슬 부 조립체의 측면도이다.

도9는 브리슬 부 조립체의 정면도이다.

도10은 도9읜 브리슬 부 조립체의 단부도이다.

도11은 브리슬의 말단부를 테이퍼 처리한 후 도9의 브리슬 부 조립체의 측면도이다.

도12는 도11의 브리슬 부 조립체의 단부도이다.

본 발명의 목적은 브리슬의 강성이 이를 지지하는 비임 구조의 한 개 이상의 매개 변수를 변화시킴으로써 변화될 수 있는 브리슬 부 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 브러시의 브리슬을 지지하는 데 사용된 비임 구조의 한 개 이상의 매개 변수를 변화시킴으로써 브러시의 브리슬의 강성을 변화시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 브리슬 자체의 재료 또는 매개 변수를 변화시키지 않고 브리슬의 강성을 변화시키는 방법을 제공하는 것이다.

이들 및 다른 목적은 브러시 본체와; 제1 및 제2 대향 단부와, 기단부 및 말단부를 갖는 지지 비임을 갖고, 적어도 한 개의 부착 지점이 브러시 본체와 지지 비임 사이에 있어서, 자유 공간 내로 연장되도록 형성되는 적어도 한 개의 브리슬 부 조립체와; 브리슬 부 조립체의 브리슬의 강성을 변화시키는 수단을 포함하는 브러시를 제공함으로써 충족된다.

바람직하게는, 브리슬의 강성을 변화시키는 수단은, 단면 형상 등의 비임의 물리적 매개 변수, 영율 등의 재료 성질 그리고 두께이다. 강성을 변화시키는 부가 수단은 중합체 바람직하게는 탄성 중합체 재료로써 브러시 본체에 근접한 적어도 브리슬의 하부를 코팅하는 것과, 단부를 테이퍼 처리하는 등 브리슬의 단면을 변화시키는 것을 포함한다.

본 발명의 이들 및 다른 목적 및 특징은 다음의 상세한 설명 및 도면을 참조하면 양호하게 이해될 것이다.

도4 및 도5를 참조하면, 브리슬 부 조립체(38)는 기부 스트링(40)과 2열의 브리슬(42, 44)을 갖는다. 브리슬 부 조립체(38)는 2개의 고정 구조(46, 48)에 고정되는데, 이들 사이에는 개방 공간(50)이 있다. 고정 구조(46, 48)는 동일한 브러시 헤드의 상이한 부품일 수 있는데, 예컨대 헤드는 개구를 한정하고 브리슬 부 조립체(38)는 개구에 걸쳐진 상태로 자유 공간 내로 연장된다. 본 발명의 목적을 위해, 브리슬 부 조립체(38)는 비교적 이동 불가능한 구조 또는 반강체 구조에 연결되거나 고정되는 대향 단부들 사이에서 한정되지 않거나 자유롭게 걸쳐져 있는 임의의 길이를 갖는다.

과거에, 브리슬의 강성은 브리슬의 길이 또는 높이, 단면 형상, 두께 그리고 사용된 재료의 종류 등의 브리슬의 어떤 매개 변수를 변화시킴으로써 어느 정도 제어되었다. 여기에 전술된 바와 같이 제조된 브리슬 부 조립체의 사용은 비교적 높은 종횡비 브리슬 배열이고 의미 있는 길이이며 얇은 열의 브리슬의 탄생으로 유도되었다. 이들 부 조립체는 제조하는 데 비용 효과적인 부가 장점을 갖는다.

본 발명의 일 태양은, 개별 브리슬 부 조립체가 브러시 본체 상의 상이한 지점으로의 그 단부에서의 부착에 의해 자유 공간 내에 현수될 때, 대향 단부들 사이의 지지 비임의 소정 길이가 연결되지 않은 상태로 또는 부분적으로 단절된 상태로 있는 동안, 강성을 제어하는 대체 기구 즉 브리슬의 외관 강성(apparent stiffness)의 변화를 부여할 수 있는 브리슬 부 조립체의 기부 구조의 비틀림 운동 및 굴곡(flexsion)이 발생된다는 것이다. 예컨대, 브리슬은 현수된 기부 스트링 또는 다른 지지 "비임" 구조의 축에 대해 회전될 수 있거나, 그 결과 비임 구조가브러시 본체에 완전히 부착된 경우보다 감촉이 부드럽게 느껴질 것이다. 이와 같이, 두꺼운 직경의 브리슬은 예컨대 기부 스트링의 성질을 변화시킴으로써 또는 기부 스트링이 제조된 재료를 변화시킴으로써 부드럽게 느껴지거나 얇은 브리슬 모노필라멘트와 같이 부드럽게 느껴지도록 제조될 수 있다. 이들 성질은 기부 스트링 또는 다름 비임 재료가 제조된 재료의 영율(Young's modulus), 기부 스트링의 직경, 기부 스트링의 기하 형상 또는 단면 형상, 2개의 부착 지점 사이에서 연장된 기부 스트링의 연결되지 않은 길이, 기부 스트링 내에 부여된 장력 그리고 지지 비임의 비틀림 강성 및 굴곡 강성을 포함한다.

부가적인 브리슬 작용 또는 운동은 브리슬 부 조립체의 기부 스프링의 부분이 부착된 지점들 사이에 걸쳐지게 될 때 얻어질 수 있다. 걸쳐져 있는 길이는 칫솔(진공 브러시와 반대) 등의 계획된 브러시의 종류, 전체 크기 그리고 원하는 운동각에 의해 결정될 수 있다. 소정 재료에 대해, 기부 스트링 기하 형상 및 직경, 브리슬 직경 및 브리슬 높이, 브리슬 부 조립체 내의 일정하게 보유된 모든 것, 브리슬의 부드러움은 강성이 가장 높은 제1 및 마지막 브리슬(부착 지점에 가장 근접)과 가장 부드러운 중심 브리슬로써 브리슬 부 조립체의 부착되지 않은 부분을 따른 소정 위치에 따라 변할 것이다.

현수된 길이를 따라 인가된 일정한 힘에 대한 지각 가능한 강성의 연속 변화는 브리슬의 굽힘으로부터 발생된 누적 기여, 브리슬의 기부에서의 기부 스트링의 회전각(비틀림 운동), 브리슬 기부에서의 기부 스트링의 굽힘 또는 굴곡 그리고 기부 스트링을 위한 재료 성질의 선택에 따른 각각의 브리슬 팁의 차별 변위에 의해생성된다. 브러시 헤드에 대한 고정 지점에 위치되거나 병렬 배치된 브리슬 부 조립체 내의 브리슬은 운동 주로 굽힘 운동이 제한되고, 종래의 브러시의 터프트 구멍(tuft hole) 내로 터프트 형성된 브리슬과 유사하다. 고정 지점 부근에 위치된 브리슬이 종래의 브러시와 유사한 운동을 나타내지만, 고정 지점으로부터 먼 브리슬은 기부 스트링 구성 요소의 기여로 인해 점점 낮은 강성 수치(높은 운동)를 나타낸다.

전술된 기부 스트링은 이전 출원에 기재된 바와 같이 소정 재료의 별개의 스트랜드일 수 있거나, 다른 "비임"이 브리슬이 나란히 놓여 기부에서 용융될 때 등의 기부 스트링에 연결되지 않은 브리슬의 용융 영역에 의해 형성될 수 있다. 용융 영역은 비임 또는 기부 스트링이 된다. 접착선(glue line) 또는 압출선(extrusion line)이 비임을 형성하는 데 사용될 수도 있다.

전술된 매개 변수를 혼합하여 조화시킴으로써, 임의의 원하는 정도의 브리슬 강성을 실제로 얻을 수 있다. 브리슬 부 조립체 제품은 물리적 치수를 조합함으로써 그리고 고체이거나 보이드를 갖는 필라멘트 재료를 사용함으로써 강성 범위에 맞춰 제조될 수 있다. 고정 지점들 사이의 걸쳐져 있는 거리 그리고 어느 정도까지 장력은 운동의 범위를 맞춰 제조하는 데 기여를 할 수도 있을 것이다.

이전 출원에 기재된 것 등의 선형 브리슬 부 조립체 내의 브리슬은 종래의 터프트 구멍 내에 밀집되게 충전된 브리슬보다 자유롭게 이동된다. 종래의 터프팅 기술은 단일 구멍 내로 수십 개의 브리슬을 충전한다. 구멍은 다수의 형상일 수 있지만, 공통적인 것은 종횡비가 1.0인 원형 구멍 그리고 종횡비가 10까지인 계란형 또는 사각형 구멍으로써 낮은 종횡비이다. 이들 구멍 내로 충전될 때, 대부분의 브리슬은 다수나 모든 측면 상에서 이웃 브리슬과 접촉되어 마찰을 갖는다. 이는 이들 이웃 브리슬에 의해 제공된 지지부를 통해 소정 직경의 브리슬의 브리슬 강도를 증가시키고, 자유롭게 이동되는 길이를 효과적으로 단축시킨다. 비교로써, 여기에 기재된 것에 따른 브리슬 부 조립체는 종횡비가 비교적 크다. 그러므로, 개별 브리슬은 상호 작용하여 지지되는 이웃 브리슬이 적어, 강성이 적다.

도7을 참조하면, 나일론 브러시 필라멘트의 모델링이 수행되었고 그 결과가 제시되어 있다. 0.0152 ㎝(0.006 인치)의 나일론 브리슬 직경이 일정 수치로서 사용되었고, 기부 스트링은 비틀림 "강성" 재료에 비해 기부로서 강철을 사용하여 변화되었다. 수평축 상에서, 기부 필라멘트를 따른 거리는 2.54 ㎝(인치) 단위로 도시되어 있다. 부착은 2.54 ㎝(1 인치) 간격에 걸치는 것으로 가정되는데, 여기에서 피크 편향은 그 간격 사이의 중간 지점에 도시되어 있다. 강철 기부 스트링은 그 고유 성질 및 인가된 힘으로 인해 편향을 갖지 않는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 편향의 정도는 얇은 직경, 낮은 영율, 중합체 기부 스트링으로써 증가된다. 결론적으로, 브리슬 편향은 단부 브리슬로부터 중심 브리슬까지 변화되고, 기부 필라멘트는 단지 약간 편향된다는 것을 알 수 있다. 더욱이, 편향은 브리슬 캔틸레버 굽힘 및 기부 필라멘트 회전의 합이고, 기부 필라멘트 직경은 브리슬 편향에 큰 영향을 준다.

부분을 연결되지 않은 상태로 상이한 지점에서 브리슬 부 조립체를 연결하는 데로의 걸쳐져 있는 브리슬 부 조립체의 사용은 상이한 브러시 종류에서 다수의 가능한 용도를 갖는다. 예컨대, 진공 부착에서, 개방 브러시 헤드 부착은 공기가 브리슬 구조를 통해 위로 유동되게 하고, 브리슬이지지 구조 내에 연속적으로 매설될 필요가 없으므로 최소로 공기 유동 저항을 유지시킨다. 이 경우에, 높은 비틀림 강성이 일반 세척에 양호할 수도 있어, 브리슬의 길이를 가로질러 비틀림 편향이 적다.

일부 연마 브러시 분야에서, 브리슬의 측면의 사용은 브리슬의 팁에 걸쳐 선호된다. 비교적 큰 브리슬이 사용될 때, 이들은 용이하게 굽혀지지 않고 그 적용은 자주 팁에 제한된다. 소정 하중 하에 비틀려 꼬이는 지지 기부 구조에 이들을 부착시킴으로써, 브리슬은 회전 방향으로부터 떨어져 놓이거나 그 측면을 노출시키는 경향이 있어, 작업과 브리슬 사이의 접촉 영역을 증가시킨다(따라서 효율을 얻음).

세척 브러시 즉 세차를 위한 정원 호스의 단부 상에 등의 분야에 사용되는 브러시는 유체(세척액 또는 린스)가 브리슬과 함께 작용하게 하면서 부드러워야 한다. 양호한 부착은 용액이 브리슬의 기부에서 배출되게 한다. 이는 브리슬을 연속적으로 젖게 할뿐만 아니라 유해한 먼지 입자가 포획되는 것으로부터 브리슬을 청결하게 하는 역할을 한다. 부드러운 브리슬은 자동차 끝손질에 대한 손상을 방지하는 데 요구된다. 브리슬의 측면은 브리슬의 날카로운 단부보다 끝손질에 대한 마모가 적다. 그러므로, 강체(공격적) 브리슬이 팁보다 오히려 브리슬 측면을 노출시키도록 비틀림 편향되는 경우에 사용될 수 있다.

다른 브러시 설계에서, 충분히 강성인 기부 구조를 갖는 브리슬 부 조립체가당업계에서 이해되겠지만 브러시의 지지 본체, 헤드 또는 와이어를 필요하지 않을 수도 있다. 부 조립체의 기부 구조는 마스카라 브러시 또는 병 브러시에서 등의 손잡이에 직접 부착될 수 있다. 브리슬이 부착되는 기부 구조의 적당한 단면으로써, 기부는 굽힘에 대해 비교적 강성이지만 비틀림에 부드러울 수도 있다. 이는 브리슬이 축방향 운동을 사용하여 강성이 되게 그리고 회전 운동을 사용하여 부드럽게 한다.

일반적으로, 브리슬 부 조립체는 브러시 헤드 또는 다른 지지 구조 내의 개구를 가로질러 현수되는 경우와 같이 기부 스트링의 단부에서 연결될 필요가 없다. 예컨대, 도8에서, 브리슬 부 조립체(64)는 기부 스트링(66) 및 한 열의 브리슬(68)을 포함한다. 이 경우에, 브리슬 부 조립체는 점 용접부(72, 74, 76)에 의하는 등 소정 간격으로 브러시 헤드(70)의 상부면에 연결된다. 상기 개시 내용과 일관되게, 점 용접부에 가장 근접한 브리슬은 기부 스트링(66)의 비틀림 운동의 크기에 대한 접 용접부의 제한 효과로 인해 외관 강성이 가장 크다. 그러나, 점 용접부에 의해 제공된 제한의 크기는 용접 재료에 의해 덮인 기부 스트링의 표면적의 크기를 제어함으로써 제어될 수 있다. 용접 재료로써의 기부 스트링의 완전한 덮음은 최대 제한 효과를 준다.

점 용접부는 초음파 가열(브리슬 및 기부 스트링 중 한 개 또는 모두가 중합체 재료로 제조된 것으로 가정), 접착제 접합, 종래의 가열(플라스틱 변형과 결합됨) 그리고 실제로 임의의 적당한 수단을 포함하여 임의의 종래의 수단에 의해 형성될 수 있다. 또한, 둥근 기부 하우징(66)이 용접선 또는 접착선을 따라 브러시본체의 표면을 따라 연속적으로 연결되고, 연결부가 기부 스트링(66)과 그 표면 사이의 접촉 지점에만 있다면, 브리슬은 기부 스트링이 그 원주 전체에 걸쳐 완전히 묶이지 않는다는 사실에 의해 허용되는 기부 스트링의 비틀림 운동으로 인해 강성이 적게 나타난다. 이와 같이, 하부의 브러시 구조로의 기부 스트링의 묶음의 원주각을 제어하는 것은 강성의 제어를 낳는다.

일부 분야에 대해, 매우 미세한 필라멘트가 그 부드러움 그리고 칫솔의 경우에 치간 및 잇몸 영역(interdental and gingival area) 등의 작은 영역을 관통하는 그 능력으로 인해 선호된다. 그러나, 이들 작은 단면은 칫솔에 사용될 때 이러한 브리슬을 약하게 하고 내구성이 적어지게 한다. 이와 같이, 본 발명의 또 다른 태양은 접합 영역으로부터 브리슬의 소정 높이까지 브리슬 부 조립체의 필라멘트를 보강하는 브리슬 부 조립체에 탄성 중합체 코팅을 제공하는 것이다. 코팅은 브러시에 근접한 브리슬의 단부까지 도포된다. 높이는 터프트의 원하는 강성을 얻을 정도로 선택된다. 이 구조는 부적당하게 세척된 중고 페인트 브러시와 유사한데, 여기에서 브리슬의 근접 기부는 기부 상으로의 페인트의 건조 및 경화로 인해 말단부보다 두꺼워진다.

브리슬의 코팅은 2 내지 5 밀 필라멘트 등의 미세 필라멘트가 터프트 또는 브리슬 부 조립체 내에 전체적으로 사용되게 하고 6 내지 10 밀 등의 직경이 큰 필라멘트의 외관 강성을 갖는다. 도6은 이러한 코팅된 브리슬 부 조립체(52)를 도시하고 있는데, 여기에서 기부 스트링(58)에 그 기단부에서 연결된 2열의 브리슬(54, 56)에는 브리슬의 기단부를 따라 중합체 코팅(60, 62)이 제공된다. 그 두께, 경도등의 재료 성질뿐만 아니라 코팅이 연장되는 길이는 미세 브리슬에 부가된 강성의 크기를 결정한다.

코팅은 브러시로부터 먼 브리슬의 단부를 강화하도록 선택된 기계적 성질을 갖는 탄성 중합체 수지 또는 다른 적당한 재료일 수 있다. 이들은 모노필라멘트 자체 내로 합체하기 어려운 마모 도수, 살충제 또는 다른 요구되는 성질에 대한 기능을 추가로 제공할 수 있다. 탄성 중합체 수지 코팅은 기부 스트링과 브리슬 사이의 부가 부착을 부가함으로써 브리슬 부 조립체로부터의 브리슬 빠짐의 가능성을 감소시킬 수 있다. 브러시 제조업체 특히 기부 스트링을 채용하지 않는 기술이 채용되는 곳에 의해 사용될 수도 있다.

브리슬 부 조립체의 접합되지 않은 단부는 코팅되지 않거나 인접한 필라멘트에 부착되지 않는다. 이러한 구조는 테이퍼 처리된 필라멘트와 유사한 성능을 갖는다. 이 구조는 전개(splaying)에 저항하는 경향도 있다. 소정 필라멘트의 강성은 사용된 수지의 상대 점도, 도포된 두께 그리고 브리슬이 처리되는 면적(높이)에 의해 결정된다. 코팅은 칫솔로의 특정 적용 가능성을 갖는데, 이 칫솔은 5 밀 브리슬의 최소로 제한된다. 이들 작은 직경 브러시는 전개로 유도되는 마모로 인해 비교적 단축된 유효 수명을 갖는다. 종래의 터프트 형성 브러시에서, 밀집된 터프트 구멍 내로의 브리슬의 충전으로 인해 브리슬에 얇은 코팅을 도포하는 것이 불가능하지 않거나 동일한 이유로 코팅될 브리슬을 선택할 수 없다면 어려워진다. 이전 출원에서뿐만 아니라 여기에 기재된 브리슬 부 조립체를 사용하면, 브러시 제조업체는 브리슬/터프트의 미리 선택된 부분 상으로 얇은 코팅을 도포할 수 있다.

브리슬 상에 코팅을 형성하기 위해, 개별 스트랜드는 저융점을 갖는 중합체로써 용액 코팅에 의해 또는 고온 용융 코팅에 의해 나머지 길이를 자유롭게 둔 상태로 브리슬의 선택된 길이를 따라 개별적으로 코팅되거나 서로 부착될 수 있다. 용액 코팅은 엠.아이. 코핸의 나일론 플라스틱 핸드북의 제286면 내지 제287면에 기재된 바와 같이 6/66/610 또는 6/66/69 등의 등록 상표 듀퐁의 에바마이드 3원 혼성 중합체일 수 있다. 3원 혼성 중합체는 고온 메탄올 또는 메탄올/물 수용액에서 용해 가능하다. 이들은 일반적으로 쓰레드 접합(thread bonding)에 사용된다.

고온 용융 코팅도 고온 용융 코팅을 위해 제조된 것 등의 저융점 나일론일 수 있다. 일례는 EMS로부터 등록 상표 엘프 아토켐 또는 그릴텍스에 의한 6/66/12 나일론 3원 혼성 중합체인 플라타마이드 H105이다. 부가 예는 나일론 필라멘트에 열접합되는 엘프 아토켐에 의한 등록 상표 페박스 탄성 중합체 그리고 폴리에스테르 필라멘트에 열접합되는 등록 상표 히트렐 폴리에스테르를 포함한다. 추가 예는 말레인 무수물 등의 반응성 재료와 합체된 저융점 재료를 포함한다. 일례는 말레인 무수물로써 개질된 SEBS 블록 공중합체인 등록상표 크라톤 FG1901X이다. 여기에 사용될 수 있는 접착제의 일례는 "슈퍼 글루"로서 상업적으로 판매되는 시아노아크릴레이트이다.

도9 및 도10은 이전에 기재된 부 조립체에서와 같이 기부 스트링(80)과 2열의 브리슬(82, 84)을 포함하는 브리슬 부 조립체(78)를 도시하고 있다. 도9 및 도10에 도시된 축척은 브리슬의 기단부 및 말단부에서 특징을 강조하도록 과장되어 있다. 또한, 기부 스트링은 실제로 임의의 형성이 채용될 수 있지만 사각형 형성이고 2열의 브리슬 사이에 배치된 것으로 도시되어 있다. 또한, 기부 스트링은 개구를 가로질러 브리슬 부 조립체를 현수하거나 단순히 비임이 브리슬의 브러싱 작용 중에 비틀림 운동을 경험하게 하도록 선택된 위치에서 비임을 지지하는 지지 비임으로서 작용을 하는 임의의 장치일 수 있다.

도9 및 도10에 도시된 바와 같이, 브리슬의 말단부는 전단되고 기부 스트링(80)에 연결되는 기단부와 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 본 발명에 따르면, 브리슬의 강성은 도11 및 도12에 도시된 바와 같이 테이퍼를 제공하도록 말단부를 기계적으로 연마함으로써 변화될 수 있다. 연마 공정은 말단부로부터 브리슬의 전체 길이의 대략 33%까지 브리슬의 길이를 감소시킬 수 있는 브리슬을 위한 테이퍼 형성부(86)를 제공한다.

테이퍼 처리는 브리슬의 외관 강도를 변화시킨다. 예컨대 10 밀 필라멘트가 그 원래 직경 또는 두께의 10%까지의 감소를 경험하여 예컨대 팁에서 1 밀 두께를 낳도록 연마 벨트로써 가공될 수 있다. 테이퍼는 전체 길이의 33%만큼 브리슬을 훨씬 감소시켜 시작할 수 있다. 이를 넘어, 이들 제한은 전체 길이의 33%를 초과하여 테이퍼 처리하는 것보다 얇은 브리슬로써 시작하는 것이 효율적일 수 있다는 점에서 효율적이다.

연마 벨트가 연마하여 브리슬 말단부 상에 테이퍼를 형성하는 한 개의 방법이지만, 다른 수단이 채용될 수 있다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조하여 전술되었다. 그러나, 당업자라면 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 이들 양호한 실시예에 변형 및 수정이 이루어질 수있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 당업자에게 명백한 이들 및 다른 변형 및 수정은 본 발명의 범주 내에 포함되도록 해석되어야 한다.

Claims (25)

1. 브러시를 제조하는 방법이며,

   지지 비임과 지지 비임에 연결된 복수개의 브리슬을 갖는 브리슬 부 조립체를 형성하는 단계와, 브러시 헤드를 형성하는 단계와, 지지 비임을 적어도 한 개의 지점에서 브러시 헤드에 연결시키는 단계와, 브리슬의 강성을 변화시키도록 지지 비임의 적어도 한 개의 매개 변수를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 지지 비임은 중합체 재료로 제조된 기부 스트링인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 적어도 한 개의 매개 변수를 변화시키는 단계는 기부 스트링의 직경, 기부 스트링을 제조하는 데 사용된 재료, 지지 비임의 영율, 기부 스트링의 단면 형상 및 브러시 헤드에 연결되지 않은 기부 스트링의 길이를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 한 개의 매개 변수를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 적어도 한 개의 매개 변수를 변화시키는 단계는 지지 비임의 비틀림 강성 및 굴곡 강성 중 적어도 한 개를 변화시키는 단계를 포함하는 것을특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 브러시 헤드에 연결되지 않은 지지 비임의 길이를 변화시킴으로써 브리슬 부 조립체의 길이를 따라 브리슬의 강성을 변화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 연결 단계는 대향 단부들 사이의 지지 비임의 길이를 연결되지 않은 상태로 지지 비임의 대향 단부를 브러시 헤드에 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 지지 비임은 접착선, 기부 스트링 및 용융된 브리슬 재료를 포함하는 접합 영역으로 구성된 그룹으로부터 선택되며 제1항에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 브리슬 부 조립체.
8. 지지 비임과 지지 비임에 연결된 복수개의 브리슬을 갖는 적어도 한 개의 브리슬 부 조립체와, 브러시 헤드와, 지지 비임의 매개 변수에 따라 결정되는 브리슬 강성을 제공하도록 지지 비임을 적어도 한 개의 지점에서 브러시 헤드에 연결시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시.
9. 제8항에 있어서, 매개 변수는 지지 비임의 직경, 지지 비임을 제조하는 데사용된 재료, 지지 비임의 영율, 지지 비임의 단면 형상 그리고 브러시 헤드에 연결되지 않은 지지 비임의 길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시.
10. 제8항에 있어서, 지지 비임은 중합체 기부 스트링인 것을 특징으로 하는 브러시.
11. 제8항에 있어서, 지지 비임은 접착선, 기부 스트링 그리고 용융된 브리슬 재료로 이루어진 접합 영역으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 브러시.
12. 제8항에 있어서, 연결 수단은 지지 비임의 매개 변수에 따라 결정되는 브리슬 강성을 제공하도록, 대향 단부들 사이의 지지 비임의 소정 길이를 연결되지 않은 상태로 지지 비임의 대향 단부를 브러시 헤드로 연결시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시.
13. 기단부 및 말단부를 갖는 적어도 한 열의 브리슬과, 적어도 브리슬의 기단부 상에 배치되고 브리슬의 말단부를 강화시키도록 선택된 기계적 성질을 갖는 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 브리슬 부 조립체.
14. 제13항에 있어서, 코팅은 탄성 중합체 수지로 제조되는 것을 특징으로 하는브리슬 부 조립체.
15. 제13항에 있어서, 브리슬의 기단부는 지지 비임에 연결되는 것을 특징으로 하는 브리슬 부 조립체.
16. 제13항에 있어서, 코팅은 브리슬의 기단부의 적어도 일부를 덮는 것을 특징으로 하는 브리슬 부 조립체.
17. 제13항에 있어서, 지지 비임은 접착선, 기부 스트링 그리고 용융된 브리슬 재료로 이루어진 접합 영역으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 브리슬 부 조립체.
18. 제13항에 있어서, 코팅은 살균제 등의 마모 도수 및 치료 성질을 포함하는 그룹으로부터 선택된 추가 기능을 제공하도록 선택된 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 브리슬 부 조립체.
19. 기부 스트링과, 기단부 및 말단부를 가지며, 기단부에서 기부 스트링에 연결되는 적어도 한 열의 브리슬을 포함하며,

    말단부는 브리슬에 강성 감소를 제공하도록 테이퍼 형성부를 갖는 것을 특징으로 하는 브리슬 부 조립체.
20. 제19항에 있어서, 테이퍼 형성부는 말단부로부터 대략 브리슬의 길이의 33%까지 연장되는 것을 특징으로 하는 브리슬 부 조립체.
21. 제19항에 있어서, 테이퍼 형성부는 말단부에서 그 원래 두께의 대략 10%까지 브리슬의 두께를 감소시키는 것을 특징으로 하는 브리슬 부 조립체.
22. 브러시 헤드와, 길이를 따라 브러시 헤드에 적어도 부분적으로 단절되고 브러시 헤드에 부분적으로 연결되는 지지 비임에 연결된 적어도 한 열의 브리슬을 갖는 브리슬 부 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시.
23. 제22항에 있어서, 브러시 헤드는 적어도 한 개의 외부면을 갖고, 지지 비임은 적어도 소정 간격으로 외부면에 연결되는 것을 특징으로 하는 브러시.
24. 제22항에 있어서, 지지 비임은 적어도 지지 비임과 외부면 사이의 접선과 대체로 일치하는 접합선을 따라 외부면에 연결되는 것을 특징으로 하는 브러시.
25. 제22항에 있어서, 지지 비임은 기부 스트링, 접합선 및 접착선으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 브러시.