KR20080041738A - 가변성 직경의 필라멘트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이를 따라서 직경이 변하는 필라멘트를 개시한다. 필라멘트의 길이를 따르는 이러한 직경 변화는, 칫솔 터프트 내에 조립될 시에 칫솔의 치간 세정 및 스크럽 효율을 개선시킨다.

직경이 변하는 필라멘트, 터프트, 치간 세정, 스크럽 효율, 칫솔

Description

가변성 직경의 필라멘트 {VARIABLE DIAMETER FILAMENTS}

본 출원은 2005년 9월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/219,414호를 우선권 주장한다.

본 발명은 칫솔에 사용할 수 있는 필라멘트에 관한 것이다. 보다 특별하게는, 본 발명은 길이를 따라서 직경이 변하는 필라멘트가 있는 칫솔에 관한 것이다.

칫솔을 위한 필라멘트 또는 강모는 통상적으로는 열가소성 중합체로부터 제조된 직경이 일정한 필라멘트로부터 제조된다. 직경이 일정한 필라멘트는 필라멘트의 길이를 따라서 5 내지 10％ 이하로 변화하는, 일정한 직경 및 단면적을 갖는다. 이들 필라멘트로 제조된 이러한 칫솔의 세정 성능을 개선시키는 것이 계속 요구되고 있다. 세정 성능은 인접한 치아 사이 및 치아와 잇몸 사이의 치간 세정, 및 치아와 잇몸의 표면을 세정하는 스크럽 작용의 조합이다. 직경이 보다 크고 보다 강연성인 필라멘트가 보다 우수한 스크럽 작용 및 치석 제거를 제공하는데 비해 직경이 작은 필라멘트는 치간 세정을 개선시킨다고 공지되어 있다.

하기 개시내용은 본 발명의 다양한 양태에 관한 것일 수 있으며 하기와 같이 간략하게 요약할 수 있다.

칫솔에서 팁 처리되고(tipped) 직경이 일정한 필라멘트를 사용하는 것을 청구하는 수많은 특허가 있다. 미국 특허 제6090488호, 동 제5500975호, 동 제5533227호, 및 일본 특허 제2000279230호가 이에 상응할 수 있다. 그러나, 이들 특허 모두는 화학적으로 팁 처리되거나 또는 기계적으로 팁 처리된 직경이 일정한 필라멘트에 관한 것이다. 이러한 유형의 팁 처리는 직경이 일정한 필라멘트를 제조한 후에 2차 공정에 의해서 성취된다. 이들 필라멘트는 칫솔 터프트 홀(tuft hole)에 삽입되기 전에 팁 처리되기 때문에, 적절한 길이에서 터프트가 삽입되도록 특별한 주위를 기울어야 한다. 이것은 터프팅(tufting) 후 칫솔에 행해지는 임의의 손질이 팁을 변형시켜 세정 효율을 감소시킬 것이기 때문에 중요하다. 일부 경우에서는, 목적하는 모를 제조하기 위해서 특정 터프팅 기계 및/또는 방법이 요구된다. 또한, 이들 팁 처리된 필라멘트가 우수한 치간 세정을 제공할지라도, 팁의 직경이 매우 작기 때문에 이러한 필라멘트는 스크럽 효율이 부족하다. 팁 직경이 증가되어 스크럽을 개선시키면, 치간 효율이 감소될 것이다.

따라서, 직경이 보다 작은 필라멘트의 치간 세정 및 직경이 보다 크고 강연성인 필라멘트의 스크럽 작용 및 치석 제거를 제공할 수 있는 필라멘트를 제공하는 것이 바람직하다.

<발명의 개요>

간략하게 언급된 본 발명의 일 양태에 따라서, 손잡이, 손잡이 말단에 위치한 칫솔 두부, 및 길이를 따라서 직경이 변하고 함께 다발져서 칫솔 두부에 부착되는 터프트를 형성하는 복수의 합성 단일필라멘트를 포함하고, 상기 합성 단일필라 멘트 각각은 길이를 따라서 변하는 직경이 터프트 내의 하나 이상의 합성 단일필라멘트와 상이한 칫솔이 제공된다.

본 발명의 또다른 양태에 따라서, 길이를 따라서 직경이 변하고 함께 다발져서 터프트를 형성하는 복수의 합성 단일필라멘트를 포함하고, 상기 합성 단일필라멘트 각각은 길이를 따라서 변하는 직경이 상기 터프트 내의 하나 이상의 합성 단일필라멘트와 상이할 수 있는 것인 칫솔에서 사용하기 위한 터프트가 제공된다.

본 발명은 첨부된 도면과 함께 하기 상세한 설명으로부터 좀더 완전하게 이해될 것이다.

도 1은 절단면 조각에서, 본 발명의 가변성 직경의 20X 배율 단면 사진을 나타낸다.

도 2는 절단면 조각에서, 본 발명의 필라멘트 가변성 직경의 50X 배율 단면 사진을 나타낸다.

도 3은 0.005 내지 0.009 인치 범위의 가변성 직경을 갖는 칫솔에서 터프트를 형성하기 위해서 사용되는 본 발명의 필라멘트의 50X 배율 단면 사진을 나타낸다.

도 4는 0.004 내지 0.007 인치의 다양한 팁 직경을 갖는 칫솔에서 사용되는 본 발명의 필라멘트의 50X 배율 단면 사진을 나타낸다.

이들 도면은 본 발명의 필라멘트를 사용하여 성취되는 다양한 팁 직경을 나타낸다.

본 발명을 바람직한 실시양태와 관련하여 기재할 것이지만, 이는 본 발명을 이 실시양태로 제한하려는 의도가 아님을 이해할 것이다. 반면에, 이는 하기 청구의 범위에 의해서 정의된 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 모든 변경, 변형, 및 등가물을 포함하려는 의도이다.

본 발명의 필라멘트는, 이들이 동일한 터프트에 다양한 상이한 직경을 제공하기 때문에 독특하다. 필라멘트는 단부가 팁 처리된 직경이 일정한 필라멘트가 아니라 이의 길이를 따라서 직경이 변하는 필라멘트이다. 본 발명의 필라멘트는, 이들이 세정성이 개선된 칫솔을 생성하기 때문에 기존의 직경이 일정한 필라멘트에 비해서 몇가지 이점을 제공한다. 본 발명의 필라멘트는, 직경이 변하는 팁을 제조하기 위해서 이들은 가공하기가 보다 용이하고, 제조 후 터프팅 전에, 2차 공정을 필요로 하지 않기 때문에 기존의 팁 처리된 필라멘트에 비해서 이점을 제공한다. 필라멘트를 기존의 직경이 일정한 필라멘트와 유사한 방식으로 수집하고, 가변성 직경의 필라멘트를 또한 표준 제조 방법으로 터프팅할 수 있다. 또한, 본 발명의 필라멘트는 터프트에 직경의 조합을 제공하여 우수한 치간 세정 및 치아와 잇몸의 표면 세정을 제공한다. 조립된 칫솔 내의 필라멘트는 또한 일반적인 칫솔 (TB) 제조 공정의 부분으로서 팁 처리되거나 또는 단부가 둥글게 될 수 있다. 본 발명의 단부가 둥근 가변성 직경의 필라멘트의 일 예를 도 3 및 도 4에 나타내었다.

이들 필라멘트는 칫솔 용도를 위해서 개발되었고 직경이 일정한 필라멘트를 대체할 경우 모의 세정 성능을 개선시킨다. 본 발명의 필라멘트는, 칫솔 터프트 내에 조립될 시에, 직경이 변하는 필라멘트를 제공하여 칫솔의 치간 세정 및 스크럽 효율 모두를 개선시킨다.

본 발명의 일 실시양태는 열가소성 중합체로 제조된 직경이 변하는 합성 단일필라멘트이다. 바람직한 중합체는 분자량 (MW)이 10,000을 초과하고, 대부분이 폴리아미드 (나일론 612, 610, 6, 1010, 66, 이들의 블렌드 및 공중합체), 폴리에스테르 (폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 블렌드) 및 폴리올레핀 (폴리프로필렌)으로 구성될 것이다.

직경이 변하는 필라멘트는 최소 직경이 0.003" 내지 0.015"이고 최대 직경이 0.005" 내지 0.020"이고, 필라멘트에 대한 전형적인 단일필라멘트 제조 방법을 사용하여 제조된다. 이 방법은 단축 압출기 또는 이축 압출기를 사용하여 상기 목록의 중합체 또는 중합체의 조합물을 용융하고, 용융된 중합체 블렌드를 방사구 플레이트를 통해 압출하여 필라멘트를 제조하고, 필라멘트를 켄칭(quenching)하고, 필라멘트를 연신하고, 필라멘트를 어닐링(annealing)하고, 필라멘트를 다발(hank) (예를 들어, 직경이 대략 2 인치인 필라멘트의 묶음)로 수집하는 것을 포함한다. 필라멘트는 3.75 내지 4.25의 연신비로 연신되며, 이것은 사용된 중합체에 따라 굴곡 모듈러스가 400,000 내지 700,000 psi인 필라멘트를 제조한다. 상이한 착색제 또는 착색 농축액 중에서 블렌딩함으로써 필라멘트를 임의의 색상으로 제조할 수 있다. 또한, 상이한 모세관 형태를 통해 압출함으로써 중공형, 3실형(trilocular), 4실형(tetralocular), 4엽형(quadrilobal)과 같이 상이한 단면 형태를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 필라멘트는 점토, 테플론(Teflon)® 미세분말, 금속 분말, 연마 그릿(abrasive grit), 금속 입자, 및 항균 성분 (이에 제한되지는 않음)과 같은 다양한 첨가제를 함유하도록 제조될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명을 위해서 이하 도면을 참고한다. 필라멘트를 다발로 수집한 후, 다발을 특정 길이의 절단 조각으로 절단한다. 이어서 절단 조각을 표준 터프팅 방법을 사용하여 칫솔로 조립한다. 다발 내의 필라멘트는 길이를 따라서 직경이 변하기 때문에 절단 조각 절단 방법은 절단 조각의 표면에서 가변성 필라멘트 팁 직경을 생성할 것이다. 이제 도 1을 참고하면, 이것은 이러한 변화되는 필라멘트 팁 직경을 나타낸다.

이제 도 2를 참고하면, 이것은 필라멘트의 직경이 가변성인 또다른 실시양태를 나타낸다. 팁 직경은 크기가 0.003 인치 내지 0.020 인치의 범위일 수 있다. 필라멘트는 표준 터프팅 기계를 사용하여 칫솔에 터프팅되고, 터프트 내의 필라멘트의 팁은 또한 최종 처리 전에 0.003 내지 0.020 인치로 다양할 것이다.

실시예 1

나일론 612 (듀폰에서 지텔(Zytel)®로 제조됨)의 블렌드를 단축 압출기의 호퍼(hopper) 내에 넣었다. 둥근 모세관이 있는 방사구 플레이트를 다이 헤드에 설치하고, 중합체를 240℃에서 압출하고, 방사구 플레이트 1" 아래에 위치한 25℃ 물로 켄칭하였다. 미국 특허 제2,418,492호에 개시된 바와 같이 주기적으로 변하는 표면 속도에서 작동되는 고무 핀치 롤(pinch roll)을 사용하여, 생성되는 필라멘트의 직경을 변화시켰고, 이것은 10 내지 18 밀로 상응하게 변하는 스트랜드 캘 리퍼 (strand caliper)를 생성하였다. 최소 대 최소(minimum-to-minimum) 직경은 4" 증분으로 반복되었다. 3.75:1의 연신비로 필라멘트를 배향시켜, 스트랜드 직경은 약 5 내지 9 밀로 변화하였다. 필라멘트를 170℃ 내지 180℃ 오븐에 통과시켜 열 고정하였다. 방사, 연신, 및 열 고정 후, 필라멘트를 대형 스풀(spool)에 감고 평균 직경이 2"이고 길이가 대략 98"인 다발을 제조하였다. 이어서 다발을 종이로 감싸고, 약 96 인치의 최종 길이로 절단하였다. 이어서 96 인치의 다발을 34 mm 길이의 절단 조각으로 절단하였다. 절단 조각의 표면은 직경이 0.005 인치 내지 0.009 인치로 다양한 필라멘트를 함유하였고 도 1 및 2와 유사하였다. 절단 조각을 전형적인 칫솔 터프팅 기계를 사용하여 칫솔로 조립하였다. 이어서 칫솔의 터프트를 관찰하였고, 팁에서 동일한 가변성 직경을 나타내었다. 이제 도 3을 참고하면, 이것은 이 생성물로 제조된 전형적인 터프트를 나타낸다. 도 3은 0.005 인치 내지 0.009 인치 범위의 가변성 직경을 갖는 터프트를 나타낸다.

실시예 2

실시예 1에서 기재된 바와 같은 동일한 방법을 사용하여, 팁 직경이 0.004" 내지 0.007"로 다양한 필라멘트 절단 조각을 제조하였다. 0.004" 내지 0.007"의 가변성 직경 물질을 실시예 1에 기재된 압출 공정에 의해서 제조하였다. 생성된 압출된 필라멘트는 직경이 0.008 내지 0.014 인치로 변화하였다. 이들을 3.75:1로 연신하고 열 고정하여 직경이 0.004 내지 0.007 인치로 다양한 필라멘트를 제조하였다. 최소 대 최소 직경에 대한 반복 사이클은 4 인치였다. 필라멘트를 다발로 모으고, 종이로 감싸고, 34 mm 절단 조각으로 절단하였다. 절단 조각을 칫솔로 조 립하였고, 이것은 팁 직경이 0.004 인치 내지 0.007 인치로 다양한 필라멘트를 갖는 터프트를 생성하였다. 도 4의 사진은 실제 터프트를 나타낸다.

0.004 내지 0.007 인치의 가변성 직경의 필라멘트를 갖는 칫솔을 펜실베니아 대학교(University of Pennsylvania)의 치과 실험실에서 시험하기 위해서 펜실베니아 대학교로 보냈다. 모를 치은연하 접근성(subgingival access), 치은변 (gingival margin), 치간 접근 효율성 (IAE), 및 침적물 제거 깊이 (DDR)에 대해서 시험하였고, 0.005", 0.006", 및 0.007"의 직경이 일정한 필라멘트로 제조된 칫솔과 비교하였다. 시험 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 인지할 수 있는 바와 같이, 약 0.004 내지 0.007 인치의 가변성 직경의 필라멘트는 0.005 인치의 직경이 일정한 필라멘트와 유사하게 치간 접근성이 우수하였고, 0.006 인치의 필라멘트와 유사하게 DDR이 보다 우수하였다.

계속해서 도 4를 참고하여, 또한 약 0.004 내지 0.007 인치의 가변성 직경의 필라멘트 및 약 0.006 인치 및 약 0.007 인치의 직경이 일정한 필라멘트로 제조된 모에 대해 칫솔 강연성을 측정하였다. 결과를 표 2에 나타내었다. 인지할 수 있는 바와 같이, 가변성 직경의 모의 강직도는 0.006 인치의 필라멘트보다 낮았고, 이것은 보다 강연성인 0.006 밀의 모가 생성하는 DDR을 여전히 제공하는 반면, 잇몸에서의 보다 부드러운 작용 및 사용자에게 보다 부드러운 느낌을 제공한다고 해석된다.

칫솔의 세정 특성

필라멘트	치은연하 접근성	치은변	IAE	DDR
0.004 내지 0.007 인치의 가변성 직경	0.2	0.94	1.03	2.43
0.005 인치의 일정한 직경	0.2	0.9	1.08	2.35
0.006 인치의 일정한 직경	0.17	0.77	1.04	2.46
0.007 인치의 일정한 직경	0.03	0.06	0.87	2.62

모 강연성

필라멘트	건조 강연성	습윤 강연성
0.004 내지 0.007 인치의 가변성 직경	3.57	3.03
0.006 인치의 일정한 직경	3.89	3.41
0.007 인치의 일정한 직경	5.02	4.49

따라서, 본 발명에 따라서 상기에서 언급된 목적 및 이점을 완전히 만족시키는 가변성 직경을 갖는 필라멘트가 제공된다는 것은 명백하다. 본 발명을 이의 특정 실시양태와 관련하여 기재하였지만, 다수의 변경, 개질, 및 변형이 당업자에게 자명할 것임은 명백하다. 따라서, 청구의 범위의 사상 및 넓은 범위 내에 포함되는 이러한 모든 변경, 개질, 및 변형을 포함하는 것을 의도한다.

Claims (9)

1. a. 손잡이,

   b. 손잡이 말단에 위치한 칫솔 두부, 및

   c. 길이를 따라서 직경이 변하고 함께 다발져서 칫솔 두부에 부착되는 터프트(tuft)를 형성하는 복수의 합성 단일필라멘트

   를 포함하고, 상기 합성 단일필라멘트 각각은 길이를 따라서 변하는 직경이 터프트 내의 하나 이상의 합성 단일필라멘트와 상이한 칫솔.
2. 제1항에 있어서, 터프트 내의 각각의 단일필라멘트가 서로 반대편에 위치한 제1 단부 및 제2 단부의 두 단부를 갖고, 상기 제1 단부의 직경이 제2 단부의 직경과 상이한 칫솔.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 터프트 내의 단일필라멘트의 길이를 따라서 변하는 직경이 약 0.003 인치 내지 0.020 인치 범위인 칫솔.
4. 제3항에 있어서, 터프트 내의 단일필라멘트가 단일필라멘트 길이를 따르는 최소 직경을 가지며, 상기 최소 직경이 약 0.003 인치 내지 약 0.015 인치 범위인 칫솔.
5. 제3항에 있어서, 터프트 내의 단일필라멘트가 단일필라멘트 길이를 따르는 최대 직경을 가지며, 상기 최대 직경이 약 0.005 인치 내지 약 0.020 인치 범위인 칫솔.
6. 제1항에 있어서, 단일필라멘트 물질이 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 이들의 블렌드, 공중합체 또는 조합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 칫솔.
7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 단일필라멘트의 굴곡 모듈러스가 약 10,000 psi보다 큰 칫솔.
8. 제1항 또는 제7항에 있어서, 단일필라멘트의 굴곡 모듈러스가 약 400,00 psi 내지 700,000 psi인 칫솔.
9. 길이를 따라서 직경이 변하고 함께 다발져서 터프트를 형성하는 복수의 합성 단일필라멘트를 포함하고, 상기 합성 단일필라멘트 각각은 길이를 따라서 변하는 직경이 상기 터프트 내의 하나 이상의 합성 단일필라멘트와 상이한 것인 칫솔에서 사용하기 위한 터프트.

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