KR20200105903A - 구강 케어 기구를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

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우베 융니켈
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Abstract

손잡이, 커넥터 및 헤드를 포함하는 구강 케어 기구를 제조하기 위한 방법으로서, 헤드는 커넥터를 통해 손잡이에 반복적으로 부착가능하고 그로부터 분리가능하며, 방법은 - 손잡이의 적어도 일부의 사출 성형 단계 - 손잡이는 원위 단부 및 원위 단부의 반대편에 있는 근위 단부를 갖고, 근위 단부는 중공 부분을 포함함-, - 커넥터의 적어도 일부의 사출 성형 단계 - 커넥터는 외측 측방향 표면 및 그 내부의 리세스를 갖고, 리세스는 커넥터 내부에 공동을 형성함-, - 헤드의 적어도 일부의 사출 성형 단계, - 커넥터를 손잡이의 중공 부분 내에 삽입하고 커넥터를 바람직하게는 글루잉, 용접 및/또는 가압 끼워맞춤에 의해 고정시키는 단계를 포함한다.

Description

구강 케어 기구를 제조하기 위한 방법
본 개시내용은 손잡이, 커넥터 및 헤드를 포함하는 구강 케어 기구를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 헤드는 커넥터를 통해 손잡이에 반복적으로 부착가능하고 그로부터 분리가능하다.
수동 칫솔과 같은 구강 케어 기구의 헤드 및 손잡이는 기술분야에 잘 공지되어 있다. 일반적으로, 입 안의 치아 및 연조직을 세정하기 위한 강모들의 터프트(tuft)들 또는 다른 세정 요소들이 사용자의 구강으로 삽입되도록 의도되는 브러시 헤드의 강모 캐리어 또는 장착 표면에 부착된다. 손잡이는 보통 헤드에 부착되며, 이 손잡이는 칫솔질 동안 사용자에 의해 쥐어진다. 보통, 수동 칫솔들의 헤드들은 예를 들어 강모 캐리어, 손잡이, 헤드와 손잡이를 연결하는 목부(neck)를 하나의 사출 성형 단계에서 사출 성형함으로써 손잡이에 영구적으로 연결된다. 칫솔의 통상의 수명 후, 즉 약 3개월의 사용 후에, 칫솔은 폐기된다. 칫솔이 폐기될 때 보다 적은 폐기물을 발생시키는 환경 친화적인/지속가능한 수동 칫솔을 제공하기 위해, 교체가능한, 즉 손잡이에 반복적으로 부착가능하고 그로부터 분리가능한 헤드 또는 헤드 리필을 포함하는 수동 칫솔이 공지되어 있다. 완전히 새로운 칫솔을 구매하는 대신에, 소비자는 손잡이를 재사용할 수 있고 새로운 헤드 리필만을 구입할 수 있다. 그러한 리필은 통상 종래의 수동 칫솔보다 덜 고가이고 폐기물을 덜 발생시킨다.
예를 들어, 교체가능한 헤드가 연결된 손잡이를 포함하는 수동 칫솔들이 공지되어 있다. 손잡이는 헤드가 내부에 삽입가능한 공동을 구비한다. 헤드와 손잡이 사이에 충분히 강한 연결을 제공하기 위해, 브러시 헤드에는 손잡이의 칼라(collar) 내의 상호보완적인 맞물림 기구와 맞물리기 위한 다수의 리세스들을 갖는 커플링 앵커를 갖는 목부가 형성된다.
그러나, 그러한 앵커/맞물림 기구는 칫솔의 사용 후에 세정이 용이하지 않은 비교적 복잡한 외측 기하학적 형상을 갖는다. 치약 및 슬러리가 앵커/맞물림 기구의 리세스들 내에 축적될 수 있고, 브러시 헤드가 손잡이에 정확하게 부착가능하게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 그러한 손잡이 및 헤드 구성은 비용 효율적인 방식으로 제조하기 쉽지 않다.
또한, 각자의 어퍼처들과 상호작용하는 작은 플라스틱 후크들을 특징으로 하는 커넥터 솔루션들이 공지되어 있다. 그러나, 이들 플라스틱 후크들은 시간 경과에 따라 느슨해지고, 사용자는 브러시 헤드를 손잡이로부터 제거하기 위해 리필을 당기는 것과 병행하여 후크들을 능동적으로 뒤로 밀어 넣어야 한다. 그러한 커넥터 솔루션은 직관적이지도 소비자 친화적이도 않다. 또한, 그러한 커넥터들은 세정하기 쉽지 않다. 더욱이, 브러시 리필에 제공되는 맞물림 부품들이 필요하며, 이는 추가적인 제조 비용 및 복잡성을 초래한다.
본 개시내용의 목적은 비용 효율적이고 용이한 방식으로 구강 케어 도구를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이며, 특히 손잡이 및 헤드를 포함하는 수동 칫솔을 제조하는 방법으로서, 헤드는 손잡이에 반복적으로 부착가능하고 그로부터 분리가능하다.
일 태양에 따르면, 구강 케어 도구를 제조하기 위한 방법이 제공되며, 기구는 손잡이, 커넥터 및 헤드를 포함하고, 헤드는 커넥터를 통해 손잡이에 반복적으로 부착가능하고 그로부터 분리가능하고, 방법은
- 손잡이의 적어도 일부의 사출 성형 단계 - 손잡이는 원위 단부 및 원위 단부의 반대편에 있는 근위 단부를 갖고, 근위 단부는 중공 부분을 포함함-,
- 커넥터의 적어도 일부의 사출 성형 단계 - 커넥터는 외측 측방향 표면 및 그 내부의 리세스를 갖고, 리세스는 커넥터 내부에 공동을 형성함-,
- 헤드의 적어도 일부의 사출 성형 단계, 및
- 커넥터를 손잡이의 중공 부분 내에 삽입하고 커넥터를 바람직하게는 글루잉(gluing), 용접 및/또는 가압 끼워맞춤에 의해 고정시키는 단계를 포함한다.
본 개시내용이 다양한 실시예들 및 도면들을 참조하여 하기에 더 상세히 기술된다.
도 1은 본 개시내용에 따른 수동 구강 케어 기구의 예시적인 실시예의 사시도를 도시한 것으로, 구강 케어 기구는 헤드, 손잡이 및 커넥터를 포함한다.
도 2는 도 1의 커넥터를 구비한 손잡이의 사시도를 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 커넥터를 구비한 손잡이의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 4는 도 2에 따른 커넥터를 구비한 손잡이의 개략적인 정면도를 도시한다.
도 5는 도 2에 따른 커넥터를 구비한 손잡이의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 6은 본 개시내용에 따른 커넥터의 예시적인 실시예의 정면도를 도시한다.
도 7은 도 6의 커넥터의 측면도를 도시한다.
도 8은 도 2의 커넥터를 구비한 손잡이의 종단면도를 도시한다.
도 9는 선 A-A를 따른 단면도를 도시한다.
도 10은 선 B-B를 따른 단면도를 도시한다.
도 11은 도 1의 수동 구강 케어 기구의 헤드의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 12는 도 11의 헤드의 저면도를 도시한다.
도 13 은 도 1의 구강 케어 기구의 커넥터를 포함하는 손잡이를 제조하기 위한 흐름도를 도시한다.
본 개시내용에 따른 구강 케어 기구를 제조하기 위한 방법은
- 손잡이의 적어도 일부의 사출 성형 단계 - 손잡이는 원위 단부 및 원위 단부의 반대편에 있는 근위 단부를 갖고, 근위 단부는 중공 부분을 포함함-,
- 커넥터의 적어도 일부의 사출 성형 단계 - 커넥터는 외측 측방향 표면 및 그 내부의 리세스를 갖고, 리세스는 커넥터 내부에 공동을 형성함-,
- 헤드의 적어도 일부의 사출 성형 단계, 및
- 커넥터를 손잡이의 중공 부분 내에 삽입하고 커넥터를 바람직하게는 글루잉, 용접 및/또는 가압 끼워맞춤에 의해 고정시키는 단계를 포함한다.
구강 케어 기구는 손잡이 및, 적어도 하나의 치아 및/또는 조직 세정 요소, 예를 들어 강모들의 터프트 및/또는 탄성중합체 요소가 고정되는 헤드를 포함한다. 헤드는 손잡이에 반복적으로 부착가능하고 그로부터 분리가능하다. 구강 케어 기구는 수동 칫솔, 또는 대안적으로 치간 칫솔(inter-proximal pick), 플라크 스크래퍼(plaque scraper) 또는 조직/혀 세정기일 수 있다. 커넥터가 손잡이에 고정되고 손잡이의 일부를 형성하는 경우, 커넥터 - 이는 전체 구강 케어 기구의 비교적 고가의 부품을 나타냄 -는 연장된/더 긴 기간에 걸쳐 사용될 수 있다. 헤드 - 이는 커넥터를 포함하는 손잡이와 비교할 때 비교적 간단한 구조를 갖고 비교적 저렴함 -는 통상적인 사용 시간 후에, 예를 들어 3개월마다 교체될 수 있다. 새로운 헤드 리필은 비교적 낮은 비용으로 구매될 수 있다. 종래 기술에 따른 교체가능한 브러시 헤드들은 다수의 부품들의 조립체로 이루어지거나, 적어도 하나의 추가 삽입체를 포함하는 한편, 본 개시내용에 따른 구강 케어 기구용 자주 교체가능한 브러시 헤드들은 보다 낮은 비용으로 제조될 수 있다.
구강 케어 기구의 손잡이를 제조하기 위한 방법 단계는:
- 비정질 열가소성 수지를 제공하는 단계,
- 산화알루미늄, 질화붕소 또는 규산알루미늄을 제공하는 단계,
- 산화철을 제공하는 단계,
- 비정질 열가소성 수지, 산화알루미늄, 질화붕소 또는 규산알루미늄 및 산화철을 자성 및/또는 강자성 성형 재료 내로 혼합하는 단계,
- 성형 재료 혼합물을 유동성 성형 재료가 되도록 가열하는 단계, 및
- 유동성 성형 혼합물을 손잡이 또는 손잡이의 일부로 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
비정질 열가소성 수지는 스티렌 아크릴로니트릴, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함할 수 있으며, 여기서 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 유리 섬유와 사전 혼합될 수 있다. 비정질 열가소성 수지는 약 13 중량% 내지 약 30 중량% 범위로 제공될 수 있고; 산화알루미늄, 질화붕소 또는 규산알루미늄은 약 3 중량% 내지 약 25 중량% 범위로 제공될 수 있으며; 산화철은 약 45 중량% 내지 약 67 중량% 범위로 제공될 수 있다.
자성 및/또는 강자성 재료는 약 17 중량%의 스티렌 아크릴로니트릴; 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 약 10.5 중량%의 조성물; 약 4.5 중량%의 유리 섬유; 약 17 중량%의 산화알루미늄; 및 약 51 중량%의 산화철을 포함할 수 있다.
재료 조성물은 비정질 열가소성 수지를 산화알루미늄, 질화붕소 또는 규산알루미늄의 분말과, 그리고 산화철 분말과 블렌딩함으로써 제조될 수 있다. 재료 조성물 내의 산화철의 양을 증가시키는 것은 더 낮은 비용의 성형 재료를 제공하는 이점을 추가로 갖는데, 그 이유는 산화철 분말이 다른 충전제보다 덜 고가이기 때문이다. 비정질 열가소성 수지, 유리 섬유, 산화알루미늄/질화붕소 또는 규산알루미늄 분말, 및 산화철 분말은 단축 압출기, 이축 압출기, 혼련기, 밴버리(Banbury) 혼합기, 롤 또는 다른 그러한 압출기를 사용하여 블렌딩될 수 있다. 블렌딩 후에, 재료를 가열하여 유동성이 되게 한다. 이어서, 유동성 재료는 사출 성형에 의해 손잡이 또는 손잡이의 일부로 성형될 수 있다.
구강 케어 기구를 제조하기 위한 방법은
- 스프링 장착식 볼-스냅 요소를 제공하는 단계 - 요소는 볼 및 스프링을 포함하고, 스프링은 볼 상에 반경방향 힘을 인가함-, 및
- 스프링 장착식 볼-스냅 요소를 커넥터의 공동 내로 삽입하고 커넥터를 바람직하게는 가압 끼워맞춤 공정에 의해 고정시켜서, 스프링이 커넥터의 외측 측방향 표면을 향하는 방향으로 볼 상에 반경방향 힘을 인가하게 하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
커넥터 내에 스프링 장착식 볼-스냅 요소를 제공함으로써, 구강 케어 기구의 헤드는 헤드와 손잡이 사이의 충분히 강한 연결 및 안정성을 제공하기 위해 스냅-끼워맞춤 잠금 기구를 통해 손잡이에 부착가능하다. 스프링 장착식 볼-스냅 요소는 볼 및 스프링을 포함하고, 스프링은 커넥터의 외측 측방향 표면을 향하는 방향으로 볼 상으로 반경방향 힘을 인가한다. 이하에서, 반경방향 힘은 커넥터의 종방향 길이 연장부에 실질적으로 수직인 방향으로 인가되는 힘에 의해 한정된다. 다시 말하면, 스프링은, 볼이 커넥터의 외측 측방향 표면을 약간 넘어서 연장되도록 볼 상으로 힘을 인가하고 볼을 외향으로 밀어낸다. 볼은 헤드가 손잡이에 부착될 때 헤드의 중공 부분 내에 제공된 리세스와 맞물릴 수 있다. 헤드가 커넥터 상에 스냅-끼워맞춤되면, 헤드는 축방향으로 손잡이/커넥터 상에 고정된다. 다시 말하면, 커넥터, 및 이러한 커넥터를 포함하는 구강 케어 기구는 각각 헤드의 손잡이에 대한 그리고 그로부터의 용이한 부착/분리를 허용한다. 사용자는 간단한 선형 운동에 의해 브러시 헤드를 손잡이에 부착시킬 수 있다. 또한, 볼-스냅은 브러시 헤드의 정밀한 고정을 제공하고, 헤드가 단단히 스냅 체결되었다는 뚜렷한 햅틱 피드백이 사용자에게 주어진다. 다시 말하면, 사용자는 일단 볼이 헤드의 중공 부분의 내부 벽 내에 제공된 리세스 내로 맞물림되면 이를 인식한다. 브러시 헤드는 용이하게, 즉 다른 요소들/잠금해제 기구들과 동기화된 동작을 수행하는 것 없이 제거될 수 있다.
헤드는 특정/미리결정된 분리력(pull-off force)이 인가될 때까지 손잡이 상에 고정될 수 있다. 헤드와 커넥터 사이의 연결은 충분히 강하여, 잘 조정된(well-coordinated) 칫솔질 기술들을 가능하게 한다. 헤드는 손잡이에서 느슨해지지 않을 수 있고 칫솔질 동안에 옆으로 비틀리지 않을 수 있다.
스프링 장착식 볼 요소의 볼 및/또는 스프링은 스테인레스강으로 제조될 수 있다. 전형적인 스냅 요소들은 시간 경과에 따른 이완 및 노화 효과들을 나타내는 플라스틱으로 제조된 스프링 요소를 포함하는 반면, 스테인레스강 스프링은 확장된 사용 조건들(예를 들어, 온도) 하에서도 시간 경과에 따라 일정한 스프링 상수를 나타낸다. 스테인레스강으로 제조된 스프링 장착식 볼 요소는 커넥터/손잡이 상의 헤드의 장시간 지속되는 신뢰성 있는 고정을 제공할 수 있다. 더욱이, 스프링 장착식 볼 스냅 요소가 스테인레스강으로 완전히 제조되는 경우, 손잡이로부터 리필로의 전기 접촉이 용이하게 제공될 수 있다. 폐루프 전기 회로를 제공하기 위해, 손잡이의 근위 단부에 있는 전기 전도성 링이 제2 접촉부로서 부착될 수 있다. 손잡이로부터 리필로의 전기 접촉은 다양한 추가 기능들, 예를 들어 진단을 위한 빛 또는 치료, 예를 들어 이온영동요법(iontophoresis)을 허용한다.
스프링 장착식 볼 요소는 용이하고 비용 효율적인 방법을 나타내는 가압 끼워맞춤 공정, 용접 및/또는 글루잉에 의해 공동 내에 고정될 수 있다.
추가 단계에서, 손잡이 또는 손잡이의 일부는 개선된 외관 및 기분 좋은 느낌을 부가하기 위해 전기도금될 수 있다. 예를 들어, 전기도금 단계에 의해, 손잡이, 또는 손잡이의 일부에는 예컨대 크롬, 은 또는 금으로 제조된 금속 층 또는 코팅이 제공되어 손잡이의 외관을 추가로 개선할 수 있다.
열가소성 탄성중합체들은 또한 전기도금에 매우 적합한데, 이들이 하나의 작업에서 선택적으로 전기도금될 경질 및 연질 복합재료 구성요소들 둘 모두의 생성을 허용하기 때문이다. 따라서, 추가적으로, 또는 대안적으로, 손잡이는 연질 영역, 예컨대 엄지손가락 안착부를 생성하기 위해 임의의 추가의 재료, 예를 들어 폴리에틸렌 재료 또는 열가소성 탄성중합체로 전기도금될 수 있다. 연질 영역/엄지손가락 안착부는 손잡이의 편안함 및 느낌을 개선할 수 있다. 그러한 엄지손가락 안착부는, 습식 조건들 하에서, 예를 들어 사용자가 치아를 칫솔질할 때 구강 케어 기구의 조작성을 개선하기 위해, 개선된 핸들링 특성들, 예를 들어 미끄럼 방지 특성들을 구강 케어 기구의 손잡이에 제공할 수 있다. 엄지손가락 안착부는 쇼어(Shore) A 경도가 약 30 내지 약 60, 또는 약 40인 열가소성 탄성중합체로 제조되어서 구강 케어 기구가 습식 조건들에서 사용될 때 너무 미끄러운 것을 방지할 수 있다. 엄지손가락 안착부의 적어도 일부분은 엄지손가락 안착부의 나머지 부분의 영역에 대해 약 20° 내지 약 25°, 또는 약 24°의 각도(α)를 갖는 오목한 형상을 가질 수 있다. 엄지손가락 안착부 또는 파지 영역은 근위 단부에 가까운, 즉 헤드에 가장 가까운 영역에서 손잡이의 전방 표면 상에 부착될 수 있다. 엄지손가락 안착부는 구강 케어 기구의 종축에 실질적으로 수직하게 연장되는 복수의 리브(rib)들을 포함할 수 있다. 이러한 리브들은 사용자/소비자가 훨씬 더 많은 제어력으로 구강 케어 기구를 사용하게 허용한다. 사용자/소비자는 칫솔질하는 동안 구강 케어 기구의 손잡이를 더 잘 파지하고 조작할 수 있다. 이러한 손잡이는 칫솔질하는 동안, 특히 습식 조건들 하에서 더 개선된 제어력 및 더 큰 편안함을 제공할 수 있다.
손잡이는 손잡이의 상이한 부분들을 각각 형성하는 적어도 2개, 또는 적어도 3개의 상이한 재료들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 제1 재료, 예를 들어 자성 및/또는 강자성 재료가 손잡이의 제1 구성요소 내로 사출 성형됨으로써, 구강 케어 기구의 아래에 놓인 기부 구조물을 형성할 수 있다. 예를 들어 폴리프로필렌 재료의 제2 구성요소는 제1 구성요소 위에 사출 성형될 수 있고/있거나, 예를 들어 열가소성 탄성중합체 재료의 제3 구성요소는 제1 구성요소 및/또는 제2 구성요소 위에 사출 성형될 수 있다.
제3 성분의 열가소성 탄성중합체 재료는 구강 케어 기구의 전방 표면 상에 엄지손가락 안착부를 형성하고/하거나, 전방 표면에 반대편인 후방 표면 상에 사용자의/소비자의 손가락들 및 엄지 손가락에 의해 파지될 손바닥 그립(palm grip)을 형성할 수 있다. 이러한 손잡이 구성은 사용 중의 미끄러짐을 훨씬 더 견딜 수 있다. 열가소성 탄성중합체 재료는 아래에 놓인 기부 구조물 및/또는 제2 성분의 손잡이에 제공되는 어퍼처를 통해 연장될 수 있다.
구강 케어 기구를 제조하기 위한 방법은
- 링을 제공하는 단계, 및
- 링을 바람직하게는 글루잉, 용접 및/또는 가압 끼워맞춤에 의해 손잡이의 근위 단부 상에 부착하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 링은 손잡이의 외측 원주를 둘러싸는 금속 층일 수 있다. 그러한 링은 식별 수단으로서 역할할 수 있다.
손잡이는, 손잡이의 근위 단부가 적어도 부분적으로 모따기된 상부 표면을 갖고, 모따기된 상부 표면과 손잡이의 종축에 실질적으로 수직하게 연장되는 단면 영역이 약 15° 내지 약 30°, 또는 약 18° 내지 약 28°, 또는 약 25°의 각도(α)를 한정하도록 하는 방식으로 사출 성형될 수 있다. 놀랍게도, 그러한 각진/모따기된 표면은 칫솔질 동안 비틀림 방지 보호를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 다시 말하면, 칫솔질 동안에 측방향 힘이 칫솔 헤드 상으로 인가되는 경우, 헤드는 쉽게 옆으로 비틀리지 않을 수 있다. 또한, 각진/모따기된 표면은 구강 케어 기구를 사용한 후 치약 슬러리 및 타액과 같은 유체의 배출(draining-off)을 허용함으로써, 시간 경과에 따른 그러한 유체의 축적을 방지한다. 전체 구강 케어 기구는 장기간에 걸쳐 깨끗하게 유지될 수 있고 이는 도구가 더욱 위생적이도록 만든다.
손잡이에 대응하여, 헤드는, 헤드의 근위 단부가 원위 단부의 반대편에 있고 헤드가 그에 부착될 때 손잡이에 가장 가까운 방식으로 제조 및 형성될 수 있고, 모따기된 상부 표면도 또한 갖는다. 모따기된 상부 표면과 헤드의 종축에 실질적으로 수직인 헤드의 단면 영역은 약 15° 내지 약 30°, 또는 약 18° 내지 약 28°, 또는 약 25°의 각도(β)를 한정할 수 있다. 그러한 구성은 손잡이 상의 헤드의 정밀한 조절 및 끼워맞춤을 허용할 수 있다. 사용자는 간단한 선형 운동에 의해 헤드를 손잡이에 부착시킬 수 있다. 손잡이의 모따기된 표면 및 헤드의 대응하는 모따기된 표면에 의해, 헤드는 부착 동작 중에 자동으로 올바른 배향으로 회전된다.
커넥터는, 적어도 실질적으로 원통형인 제1 섹션, 실질적으로 원통형인 제2 섹션, 및 제1 및 제2 원통형 섹션들을 연결하는 적어도 부분적으로 원추형인 섹션이 형성되고, 실질적으로 원통형인 제1 섹션, 적어도 부분적으로 원추형인 섹션, 및 실질적으로 원통형인 제2 섹션은 종방향 길이 연장부를 따라 연속적인 순서로 배열되고, 실질적으로 원통형인 제1 섹션 및 실질적으로 원통형인 제2 섹션은 종방향 길이 연장부에 대해 중심을 벗어나서(off-center) 배치되도록 하는 방식으로 사출 성형될 수 있다.
이하에서, 실질적으로 원통형인 섹션은 종방향 길이 연장부를 갖는 3차원 본체 및 종방향 길이 연장부에 실질적으로 수직하게 연장되는 단면 영역에 의해 한정된다. 단면 영역은 종방향 길이 연장부를 따라 실질적으로 일정한 형상을 갖는다. 커넥터는 사출 성형 공정에 의해 제조될 수 있기 때문에, 실질적으로 원통형인 섹션은 또한 최대 2°, 또는 최대 1°의 약간의 드래프트각(draft angle)을 갖는 섹션들/본체들을 포함한다. 다시 말하면, 실질적으로 원통형인 섹션은 또한 헤드가 커넥터에 부착되면 헤드에 가장 가까운 근위 단부를 향해 최대 2°, 또는 최대 1° 만큼 약간 테이퍼 형성되는 섹션/본체를 포함한다.
단면 영역은 임의의 형상, 예를 들어, 실질적인 원형, 타원형, 직사각형, 반원형, 볼록하거나 오목한 평탄화 부분을 갖는 원형을 가질 수 있다. 단면 영역은 다각형, 예를 들어 정사각형 또는 삼각형의 형상을 가질 수 있다. 원통을 그의 길이 연장부를 따라 둘러싸는 외측 측방향 표면은 원통의 종방향 길이 연장부에 대해 실질적으로 평행한 직선들로 구성되는 것으로 한정될 수 있다.
헤드의 근위 단부는 커넥터의 일부, 예를 들어 실질적으로 원통형인 제2 섹션, 적어도 부분적으로 원추형인 섹션 및 실질적으로 원통형인 제1 섹션의 일부를 수용하기 위한 중공 부분을 포함할 수 있다. 헤드의 중공 부분에는 헤드의 중공 부분 내로 삽입될 커넥터의 일부의 외측 기하학적 형상/윤곽에 대응하는 기하학적 형상/윤곽을 갖는 내부 벽이 형성될 수 있다. 커넥터의 실질적으로 원통형인 섹션들의 편심 배열/중심을 벗어난 위치설정은 손잡이 상에 브러시 헤드의 정밀한 위치설정을 가능하게 한다. 헤드의 기하학적 위치는 명확하게 한정될 수 있다. 손잡이가 헤드에 가장 가까운 근위 단부에서 커넥터를 포함함에 따라, 2개의 실질적으로 원통형인 섹션들의 편심/중심을 벗어난 배열들은 사용자가 헤드를 손잡이에 부착시킬 때 가이드 부재로서 작용할 수 있다. 다시 말하면, 2개의 실질적으로 원통형인 섹션들은 헤드와 손잡이 사이의 정확한 끼워맞춤을 허용할 수 있다. 또한, 2개의 실질적으로 원통형인 섹션들의 편심/중심을 벗어난 배열은 예를 들어 측방향 힘이 헤드 상에 가해지는 경우 칫솔질 동안 손잡이 상의 헤드에 대한 비틀림 방지 보호를 제공할 수 있다.
실질적으로 원통형인 제1 섹션 및 실질적으로 원통형인 제2 섹션에는 길이 연장부 및 길이 연장부에 실질적으로 수직하게 연장되는 단면 영역이 형성될 수 있고, 실질적으로 원통형인 제1 섹션의 단면 영역 및/또는 실질적으로 원통형인 제2 섹션의 제2는 실질적으로 원형일 수 있다. 그러한 기하학적 형상은 구강 케어 기구의 사용 후에 세정이 용이한 견고하고 간단한 구조를 제공한다. 또한, 외측 기하학적 형상은 비교적 간단하기 때문에, 그러한 커넥터는 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있다.
실질적으로 원통형인 제1 섹션에는 실질적으로 원통형인 제2 섹션의 단면 영역보다 큰 단면 영역이 형성될 수 있다. 예를 들어, 손잡이의 근위 단부에서 중공 부분 내로 삽입되는 실질적으로 원통형인 제1 섹션은 약 8 mm 내지 약 10 mm, 바람직하게는 약 9 mm의 직경을 갖는 실질적으로 원형인 단면 영역을 가질 수 있는 한편, 헤드의 근위 단부에서 중공 부분 내로 삽입되는 실질적으로 원통형인 제2 섹션은 약 4 mm 내지 약 6 mm, 바람직하게는 약 5 mm의 직경을 갖는 실질적으로 원형인 단면 영역을 가질 수 있다.
실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들은 각각 실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들의 대칭축으로 한정되는 제1 및 제2 종방향 중심축을 가질 수 있다. 실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들은 제2 원통형 섹션의 제2 종방향 중심축이 제1 원통형 섹션의 제1 종방향 중심축에 대해 약 1 mm 내지 약 2.5 mm, 또는 약 1.5 mm 내지 약 2 mm, 또는 약 1.65 mm만큼 중심에서 벗어나서 위치되도록 서로에 대해 형성될 수 있다. 그러한 커넥터는 사출 성형에 의해 제조하기에 용이할 수 있고, 측방향 힘들이 브러시 헤드 상에 가해지는 경우 구강 케어 기구에 충분한 비틀림 안정성을 제공한다.
실질적으로 원통형인 제1 및/또는 제2 섹션에는 실질적으로 원통형인 제1 및/또는 제2 섹션의 길이 연장부를 따라 연장되는 평탄화 부분이 형성될 수 있다. 그러한 평탄화 부분은 예를 들어 측방향 힘이 헤드 상에 가해지는 경우, 칫솔질 동안에 손잡이에 연결되는 헤드에 대한 추가의 비틀림 방지 보호를 칫솔에 제공할 수 있다.
실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들은 각각 제1 및 제2 외측 표면을 갖고, 실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들은 제1 외측 표면의 일부 및 제2 외측 표면들의 일부가 실질적으로 직선 정렬되도록 서로에 대해 형성될 수 있다. 스프링 장착식 볼 요소를 선택적으로 포함하는 평탄화 부분은 실질적으로 직선 정렬되어 있는 제1 및 제2 외측 표면들의 반대편에 배열될 수 있다. 그러한 커넥터는 세정이 용이한 외측 기하학적 형상을 갖는다. 커넥터는 견고하고, 사용하기 용이하며, 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있다.
커넥터, 및 이러한 커넥터를 포함하는 구강 케어 기구는 각각 헤드의 손잡이에 대한 그리고 그로부터의 용이한 부착/분리를 허용한다. 사용자는 간단한 선형 운동에 의해 헤드를 손잡이에 부착시킬 수 있다. 중심을 벗어나서 형성되는 실질적으로 원통형인 섹션들의 특정 설계 및 손잡이의 모따기된 표면에 의해, 헤드는 부착 동작 동안 (소정의 공차 내에서) 자동적으로 올바른 배향으로 회전된다. 따라서, 소비자는 손잡이 상에 헤드를 스냅 체결하기 전에 헤드를 손잡이 상에 정밀하게 위치시키도록 강요되지 않는다. 또한, 볼-스냅은 브러시 헤드의 정밀한 고정을 제공하고, 헤드가 단단히 스냅 체결되었다는 뚜렷한 햅틱 피드백이 소비자에게 주어진다. 브러시 헤드는 다른 요소들(잠금해제 기구들)과 임의의 동기화된 작용 없이 용이하게 제거될 수 있다. 추가적으로, 커넥터는 용이하게 세정될 수 있다. 커넥터의 특정 설계는 먼지, 치약 및/또는 타액이 축적되는 임의의 리세스를 갖지 않을 수 있다. 커넥터는 또한 단지 실질적으로 둥근 에지들만을 포함함으로써 임의의 취약한 구조들을 피할 수 있으며, 이는 표면들의 용이한 파손 또는 손상을 방지할 수 있다.
제조 공차가 발생하는 경우에 브러시 헤드가 커넥터 상에 충분히 양호하게 끼워맞춤되는 것을 허용하기 위해, 헤드의 중공 부분의 내부 벽에는, 커넥터/손잡이 상의 헤드를 정밀하게 조절하기 위한 적어도 하나의 립(rip), 또는 서로 반대편에 있는 2개의 립들이 형성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 립은, 헤드를 커넥터/손잡이 상에 스냅 체결하는 중에 스프링처럼 또는 추가의 저항으로서 작용할 수 있는 헤드의 중공 부분 내의 공기의 압축을 방지할 수 있다.
헤드의 적어도 일부분, 예를 들어 목부/샤프트 및 강모 캐리어는 약 0.5 g/㎤ 내지 약 1.2 g/㎤, 또는 약 0.7 g/㎤ 내지 약 1.0 g/㎤, 또는 약 0.9 g/㎤의 밀도를 갖는 재료로 적어도 부분적으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 헤드는 열가소성 중합체, 예를 들어 약 0.9 g/㎤의 밀도를 갖는 폴리프로필렌으로 사출 성형될 수 있다. 헤드와 대조적으로, 손잡이는 상당히 더 높은 밀도, 즉 약 2.1 g/㎤ 내지 약 3.1 g/㎤, 또는 약 2.3 g/㎤ 내지 약 2.8 g/㎤, 또는 약 2.5 g/㎤ 내지 약 2.7 g/㎤의 밀도를 갖는 재료로 적어도 부분적으로 제조될 수 있다.
손잡이 재료의 중량은 비교적 높아서, 구강 케어 기구의 사용 중에 높은 품질 인식 및 편안한 느낌을 사용자에게 제공할 수 있다. 보통 사용자들은 제품들이, 특히 개인 헬스 케어 분야에서의 제품들이 제품의 사용 동안 높은 제품 품질을 보장하고 편안한 느낌을 제공하는 특정 중량을 갖는 것에 익숙해져 있다. 결과적으로, 그러한 구강 케어 기구는 그러한 우수한 제품 품질 인식을 제공한다.
또한, 손잡이의 재료는 헤드의 재료보다 더 높은 밀도를 가질 수 있기 때문에, (브러시 헤드에 치약이 도포되더라도) 질량 중심/무게 중심은 손잡이 내에 놓이며, 이는 사용자들이 칫솔질 동안 개선된 감각 느낌으로 잘 조정된 칫솔질 기술을 수행할 수 있게 한다. 손잡이의 중앙에 제공된 무게 중심은 더 균형이 잘 잡히고, 일단 치약이 브러시 헤드에 도포된 후 뒤집히지 않고/헤드가 무거워지지 않는 구강 케어 기구를 제공할 수 있다. 사용자가 상이한 파지 스타일들/칫솔질 기술들을 적용할 때, 본 개시내용에 따른 구강 케어 기구는 무게 중심이 손목 관절의 피벗점에 있거나 또는 그에 매우 가깝게 있다는 이점을 갖는다. 균형이 잡힌 칫솔은 입안에서 제어하기가 더 용이하며, 이에 의해 보다 정밀하고 정확한 칫솔질 운동들이 허용하며, 이는 보다 양호한 세정을 가능하게 한다.
구강 케어 기구의 고품질 및 비교적 고가의 손잡이는 사용 약 3개월 후에 폐기되는 통상의 수동 칫솔들과 비교할 때 더 긴 기간에 걸쳐 사용하도록 구성될 수 있지만, 비교적 저렴한 칫솔 리필은 규칙적으로, 예를 들어 약 3개월 후에 교체될 수 있다. 이는 개선된 핸들링 특성들을 갖는 비용 효율적이고 환경적으로 지속가능한 고품질 구강 케어 기구를 제공한다.
과거에는, 칫솔의 사용 후/치아를 칫솔질 한 후에 사용자는 보통 건조를 위해 칫솔 비이커에 습윤 브러시를 보관하는 것으로 나타났다. 그러나, 고전적인 칫솔 비이커에서, 배출된 유체가 비이커의 바닥에서 수집 및 축적되고, 유체는 더 긴 기간 동안 칫솔과 접촉된 상태로 유지된다. 비이커는 단지 한 쪽에서만 개방되기 때문에, 칫솔은 비교적 천천히 건조된다. 습윤 조건에서/습윤 환경에서 서식하는 세균은 신속하게 성장하고, 칫솔을 오염시키며, 결국에는 칫솔을 비위생적으로 만들 수 있다. 결과적으로, 수동 칫솔을 위생적으로 보관 및 건조시켜, 잔여하는 물, 치약 슬러리 및 타액이 브러시로부터 배출될 수 있게 하는 해결책에 대한 필요성이 존재한다. 브러시는 신속하게 건조되어 세균 성장을 억제해야 한다.
헤드의 재료는 비자성 또는 비강자성 재료로 제조될 수 있는 한편, 손잡이의 재료는 자성 및/또는 강자성 재료로 제조될 수 있다. 자성/강자성 재료는 비교적 높은 밀도를 보유하여 따라서 전술한 이득들을 갖는 구강 케어 기구를 제공할 수 있는 비교적 무거운 중량을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 자성/강자성 재료는 또한 구강 케어 기구가 자기 홀더에 자기적으로 부착가능하게 한다. 손잡이의 자성/강자성 재료는 구강 케어 기구의 위생적인 보관을 허용할 수 있다. 구강 케어 기구가 자기 홀더에 자기적으로 부착되면, 잔여하는 물, 치약 슬러리 및 타액이 브러시로부터 배출될 수 있다. 구강 케어 기구는 비교적 신속하게 건조될 수 있다. 결과적으로, 세균 성장이 상당히 감소될 수 있어서, 구강 케어 기구가 더욱 위생적으로 구현될 수 있다. 배출된 유체가 비이커의 바닥에 수집 및 축적되는 칫솔 비이커 내에 보관되는 통상의 칫솔과는 대조적으로, 본 개시내용에 따른 브러시는 상당히 더 짧은 기간에 걸쳐 습윤 조건에 노출된다.
예를 들어, 자기 홀더는 벽에 부착가능한 평탄 디스크의 형태를 가질 수 있다. 그러한 평탄 디스크는 세정이 용이한 표면을 나타낼 수 있다. 또한, 사용자는 단지 구강 케어 기구를 자기 홀더에 근접하게 가져갈 필요만 있고, 이어서 구강 케어 기구가 자동으로 부착된다. 통상의 칫솔 홀더에서와 같이 정확한 위치설정 또는 비집고 넣는 것(threading)이 필요하지 않다. 자기 특성들은 단지 손잡이에만 제공되고 헤드에는 제공되지 않기 때문에, 헤드 부분은 우발적으로 자기 홀더에 부착될 수 없으며, 이에 의해 자기 홀더가 오염될 위험이 감소된다.
손잡이의 적어도 일부를 형성하는 자성 및/또는 강자성 재료는 비정질 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 자성 및/또는 강자성 재료는 산화알루미늄, 질화붕소 또는 규산알루미늄을 추가로 포함할 수 있다. 더욱이, 자성 및/또는 강자성 재료는 추가적으로 또는 대안적으로 산화철을 포함할 수 있다. 자성 및/또는 강자성 재료는 비정질 열가소성 수지의 적어도 일부분과 사전 혼합될 수 있는 유리 섬유를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 손잡이 재료는 예를 들어 충전제 변화에 의해, 임의의 위치에서의 손잡이의 중량의 제어를 허용한다. 손잡이의 비교적 높은 중량으로 인해 전체 칫솔의 제어가 필요하다. 이제 완성된 칫솔의 관성 모멘트의 적응을 위해 재료의 질량/중량 분포를 사용하는 것이 가능하다.
자성 및/또는 강자성 재료는 약 13 중량% 내지 약 30 중량%의 비정질 열가소성 수지; 약 3 중량% 내지 약 25 중량%의 산화알루미늄, 질화붕소 또는 규산알루미늄; 및 약 45 중량% 내지 약 67 중량%의 산화철을 포함할 수 있다. 그러한 조성물은 칫솔들에 사용되는 표준 플라스틱 재료, 예를 들어 폴리프로필렌의 밀도의 약 3배인 재료 밀도를 제공한다. 더 높은 중량과 더 높은 열전도율로, 이 재료는, 특히 갈바닉 코팅과 조합하여, 가치 인식을 유도한다. 그러한 코팅은 실제 금속으로 제조될 수 있다. 갈바닉 코팅은 선택적 전기도금 공정에서 적용될 수 있다. 다중성분 플라스틱 부품에 대한 이러한 코팅 공정 동안, 금속 층은 경질 재료 상에만 침착되는 한편, 추가의 오버몰딩된 연질 구성요소는 영향을 받지 않은 채로 있을 수 있다.
자성 및/또는 강자성 재료는 약 27.5 중량%의 비정질 열가소성 수지, 약 17 중량%의 산화알루미늄, 약 51 중량%의 산화철, 및 약 4.5%의 유리 섬유를 포함할 수 있다.
비정질 열가소성 수지는 스티렌 수지, 예를 들어 스티렌 아크릴로니트릴 "SAN"을 포함할 수 있다. 비정질 열가소성 수지는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리스티렌 및 스티렌 아크릴로니트릴로 이루어진 목록으로부터 선택될 수 있다.
비정질 열가소성 수지는 약 17% 중량%의 스티렌 아크릴로니트릴, 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 10.5 중량%의 혼합물을 포함할 수 있다.
놀랍게도, 상기 조성물은 사출 성형 또는 압출 성형에 적합한 고중력 성형 재료를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 표면 경도가 높고, 코팅 특성이 우수할 뿐만 아니라 열전도율이 우수한 고비중 성형 재료가 제공된다.
비교적 고비중을 갖는 성형 재료의 사용이 공지되어 있다. 그러한 성형 재료들은 보통 중합체 수지, 및 산화철과 같은 고밀도 충전제를 함유한다. 그러나, 그러한 성형 재료에서, 포함될 수 있는 산화철의 양은 성형 재료의 열전도율 특성들이 비교적 불량하기 때문에 제한된다. 따라서, 일 측면에서, 더 낮은 열전도율은 성형 후에 성형 재료가 냉각되도록 허용하기 위해 제조 동안 비교적 더 긴 사이클 시간으로 이어질 수 있다. 다른 측면에서, 중질 중합체 재료가 금속 분말 또는 섬유와 같은 높은 열 전도성 첨가제로 충전되면, 이들 재료의 첨가는 용융된 재료가 공구의 냉벽(cold wall)과 접촉할 때의 즉각적인 동결로 인해 성형에서의 타이트한 공정 윈도우로 이어진다. 이러한 빠른 동결은 제조된 부품에서의 높은 주입 속도 및 낮은 유동 길이 대 벽 두께 비(flow length to wall thickness ratio)로 이어진다.
이제, 놀랍게도, 본 개시내용에 따른 성형 재료는 사출 성형 동안 또는 그 후에 성형 재료가 냉각되는 데 필요한 시간을 감소시키거나 확장시키도록 고비중 및 최적으로 제어된 열전도율 특성들을 갖는다는 것이 밝혀졌다. 놀랍게도, 비교적 높은 백분율의 산화철이 성형 재료의 열전도율 특성들을 개선하면서 성형 재료 내에 유지될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 산화알루미늄, 질화붕소 또는 규산알루미늄의 첨가는 스티렌 수지 및 산화철만을 함유하는 재료와 비교하여 개선된 열전도율을 갖는 성형 재료를 제공한다. 이러한 개선된 열전도율은 성형 재료가 성형 후에 냉각되는데 더 적은 시간을 필요로 하기 때문에 더 낮은 사이클 시간으로 이어질 수 있다.
재료에 산화알루미늄, 질화붕소 또는 규산알루미늄을 첨가하는 것의 다른 이점은, 과거의 산화철 및 수지를 포함하는 재료와 비교하여 성형 재료 내의 산화철의 총량을 증가시키는 능력이다. 성형 재료 특성들의 개선들은 비교적 소량의 산화알루미늄, 질화붕소 또는 규산알루미늄의 첨가로부터 비롯된다. 비교적 높은 백분율의 산화철(자철석), 즉 약 45 중량% 내지 약 67 중량%, 바람직하게는 약 51 중량%를 포함하는 재료 조성물은 전체 재료의 양호한 자기 특성들 및 비교적 무거운 중량을 제공한다.
스티렌 아크릴로니트릴 "SAN"은 높은 내열성 특성들을 제공한다. 사슬 내의 아크릴로니트릴 단위들은 SAN이 100℃ 초과의 유리 전이 온도를 가질 수 있게 한다. SAN의 특성들은 비교적 더 신속하고 더 빠른 전이 온도로 인해 감소된 사이클 시간을 허용할 수 있다. 비정질 중합체들은, 비정질 중합체가 점성 또는 고무질 상태로부터 경질 상태로 가역적으로 변환되는 유리 전이 온도(Tg)로 인해 본 개시내용의 중질 수지 화합물들에 적합하다. 본 개시내용의 중질 수지 재료의 사출 성형에 의해, 재료 용융물의 온도는 Tg 영역(점성 또는 고무질 상태) 초과이다. 냉각 동안, 화합물은 높은 Tg 온도를 초기에 얻고 치수 안정성(dimensional stability)(유리질 상태)에 도달한다. 재료의 높은 Tg로 인해 재료가 치수 안정하게 유지됨에 따라, 중질 수지 재료의 오버몰딩이 가능하다.
폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 개선된 광학 특징들 및 높은 충격 강도를 포함하여 고품질 표면 특성들을 손잡이에 제공한다. 일단 가열되면, PBT와 PET의 혼합물은 낮은 점도 및 높은 용융 유동 지수(Melt Flow Index, MFI)를 갖는 고온 저항성 용융물을 나타낸다. 따라서, 성형 중의 자성/강자성 재료의 가공성이 개선된다.
중질 수지 재료들은 두꺼운 벽들/치수들을 갖는 제품들에 대해 높은 수축 효과들을 나타내는 경향이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 놀랍게도, 자성/강자성 재료에 첨가된 유리 섬유들이 개선된 안정성 및 낮은 수축 효과들을 갖는 재료 조성물을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
본 개시내용에 따른 재료는 금속/아연-다이-캐스트 재료에 대한 대안이다. 본 개시내용의 재료는 본 개시내용에 따른 제조 공정, 가격 및 환경에 대하여 매력적인 해결책을 제공할 수 있게 한다. 이러한 대안은 손잡이가 금속 제품과 같은 최종 상태의 외관 및 느낌을 가질 수 있게 허용한다. 동시에, 본 개시내용의 재료는 사출 성형에 의해 용이하게 가공가능하여야 하며, 조립 노력을 절약해야 한다. 예를 들어, 본 개시내용의 공정의 경우, 요구되는 세 가지 기본 단계들이 있다: (1) 손잡이(12)의 사출 성형 단계; (2) 예를 들어 엄지손가락 안착부(16)를 형성하기 위한 경질 재료 및/또는 연질 재료의 2성분 사출 성형 단계; 및 (3) 예를 들어 링형태의 금속 층(18)을 형성하기 위한 손잡이의 전기도금 단계. 대조적으로, 아연-다이-캐스트 재료를 사용할 경우, 다섯 가지 단계들이 필요하다: (1) 아연-다이-캐스팅된 주요 부품의 제조 단계; (2) 주요 부품의 디플래싱(deflashing) 단계; (3) 주요 부품을 전기도금하는 단계; (4) 연질 재료 부품을 별도로 제조하는 단계; 및 (5) 주요 부품을 별도로 제조된 연질 재료 부품과 조립하는 단계. 윤활제가 재료에 첨가되어 성형 가공 유동성을 개선할 수 있다.
표 1은 몇몇 상이한 제형/재료 조성물들의 유동성 및 열전달 결과들을 나타낸다:
[표 1]
Figure pct00001
그래프 1은 표 1로부터의 제형들/재료 조성물들의 열 전달 및 유동 거리의 평균 결과들을 플롯(plot)한다.
Figure pct00002
알 수 있는 바와 같이, 상이한 충전제들 및 충전제들의 상이한 농도들이 재료의 열전도율 또는 열 투과율 및 유동성을 제어한다.
시험 결과들은 질화붕소 또는 규산알루미늄의 사용이 위의 표 1 및 그래프 1에 나타낸 산화알루미늄의 결과와 매우 유사한 결과들을 나타낸다는 것을 보여주었다.
열 에너지 및 전단 가열(shear heating)은 중질 수지 재료의 유동성에 영향을 미치고, 이에 의해 효과적인 사출 성형 공정을 위한 공정 윈도우가 정확하게 제어될 수 있다. 또한, 본 개시내용의 재료가 주형 내의 임의의 이용가능한 공동들을 충전하는 능력에 의해, 완성된 손잡이의 관성 모멘트의 적응을 위해 재료의 질량/중량 분포를 사용하는 것이 가능하다.
본 개시내용의 재료와 관련된 몇몇 이점들이 있다: 본 개시내용의 재료로 제조된 손잡이는 중금속 손잡이와 유사하게 보이고 느껴지며 부식에 저항성이 있다. 재료는 또한, 금속 삽입 또는 다이-캐스팅된 손잡이들 및 조립된 구성요소 부품들을 갖는 제품들에 비해, 그의 열 전달 특성들로 인해 빠른 사이클 시간들을 가져 제조상의 이점 및 비용 절감 이점을 갖는다. 본 개시내용의 재료는 아연-다이 캐스팅된 제품들에 비해 제조를 위해 더 적은 에너지 및 기타 필수 자원들을 필요로 한다.
충전제들이 고도로 포함된 재료 조성물들과는 대조적으로, 본 개시내용의 자성/강자성 재료는 개선된 용융 점도 및 유리 전이 온도로 인해, 최적화된 기구적 특성들, 특히, 열 및 충격 강도 하에서의 치수 안정성을 나타낸다.
본 개시내용의 재료는 다른 구성요소들/재료들, 예를 들어 기재들 및 수지들에 접착되는 능력을 보유하며, 이는 예를 들어 2개 또는 3개의 상이한 재료들을 포함하는 손잡이들을 성형하기 위한 다성분 사출 성형에 중요하다.
구강 케어 기구의 치아 세정 요소들, 예를 들어 하나 또는 복수의 터프트들을 형성하는 필라멘트들의 번들이 핫 터프팅(hot tufting) 공정에 의해 헤드에 부착될 수 있다. 헤드 내에 매립된 필라멘트들의 터프트들을 갖는 헤드를 제조하는 하나의 방법은 하기의 단계들을 포함할 수 있다: 제1 단계에서, 원하는 양의 필라멘트를 제공함으로써 터프트가 형성된다. 제2 단계에서, 터프트들이 주형 공동 내에 배치되어, 헤드에 부착될 예정인 필라멘트들의 단부들이 상기 공동 내로 연장된다. 상기 공동 내로 연장되지 않는 필라멘트들의 반대편 단부들은 단부-라운딩되거나(end-rounded) 또는 단부-라운딩되지 않을 수 있다. 예를 들어, 필라멘트들은 필라멘트들이 뾰족한 팁(tip)을 갖는 테이퍼 형성된 필라멘트들인 경우에 단부-라운딩되지 않을 수 있다. 제3 단계에서, 헤드가 주형 공동 내로 연장되는 필라멘트들의 단부들 주위에 사출 성형 공정에 의해 형성됨으로써, 터프트들을 헤드 내에 앵커링한다. 대안적으로, 구강 케어 기구의 나머지 부분이 형성되기 전에, 헤드의 제1 부분 - 이른바 "시일플레이트(sealplate)" -을 주형 공동 내로 연장되는 필라멘트들의 단부들 주위에 사출 성형 공정에 의해 형성함으로써 터프트들이 앵커링될 수 있다. 사출 성형 공정을 시작하기 전에, 주형 공동 내로 연장되는 터프트들의 단부들이 선택적으로 용융되거나 융합 접합되어 필라멘트들을 융합된 덩어리 또는 볼(ball)로 함께 합쳐서, 융합된 덩어리 또는 볼이 공동 내에 위치되게 할 수 있다. 터프트들은 구강 케어 기구의 완성된 헤드 상의 터프트들의 원하는 위치에 대응하는 막힌 구멍(blind hole)을 갖는 주형 바아(mold bar)에 의해 주형 공동 내에 유지될 수 있다. 다시 말하면, 핫 터프팅 공정에 의해 헤드에 부착되는 터프트들은 그들의 길이를 따른 중간 부분에 접어서 겹치지 않고, 앵커/스테이플을 사용하는 것에 의해 헤드 내에 장착되지 않는다. 터프트들은 무앵커(anchor-free) 터프팅 공정에 의해 헤드 상에 장착된다.
대안적으로, 구강 케어 기구용 헤드에는 적어도 하나의 터프트 구멍, 예를 들어 끝이 막힌 보어(blind-end bore)를 갖는 강모 캐리어가 제공될 수 있다. 복수의 필라멘트들을 포함하는 터프트가 스테이플링 공정/앵커 터프팅 방법에 의해 상기 터프트 구멍 내에 고정/앵커링될 수 있다. 이는 터프트의 필라멘트들이 예를 들어 금속으로 제조되는 앵커, 예를 들어 앵커 와이어 또는 앵커 플레이트 주위에서 실질적으로 U자형 방식으로 굽혀지는/접히는 것을 의미한다. 앵커와 함께 필라멘트들은 앵커가 터프트 구멍의 대향 측부 벽들 내로 침투함으로써 필라멘트들을 강모 캐리어에 앵커링/고정/체결하도록 터프트 구멍 내로 밀어 넣어진다. 앵커는 적극적인 마찰 맞물림에 의해 대향 측부 벽들 내에 고정될 수 있다. 터프트 구멍이 끝이 막힌 보어인 경우에, 앵커는 필라멘트들을 보어의 저부에 맞대어 유지시킨다. 다시 말하면, 앵커는 U자형 굽힘부 위에 실질적으로 수직인 방식으로 놓일 수 있다. 터프트의 필라멘트들이 앵커 주위에서 실질적으로 U자형 구성으로 굽혀지기 때문에, 각각의 필라멘트의 제1 가지부 및 제2 가지부가 강모 캐리어로부터 필라멘트 방향으로 연장된다. 스테이플링 공정에 사용될 수 있거나/이에 사용하기에 적합한 필라멘트 유형들이 또한 "양면 필라멘트(two-sided filament)"들로 불린다. 스테이플링 공정에 의해 제조되는 구강 케어 기구들용 헤드들은 비교적 저-비용 및 시간-효율적 방식으로 제공될 수 있다.
하기는 본 개시내용에 따른 구강 케어 기구들 및 그의 부품들의 예시적인 실시예들의 비제한적인 논의이며, 여기에서 도면들이 참조된다.
도 1은 본 특정 실시예에서 수동 칫솔(10)인 수동 구강 케어 기구(10)를 도시한다. 수동 칫솔(10)은 커넥터(14)가 부착되는 손잡이(12), 및 브러시 헤드(16)를 포함한다. 브러시 헤드(16)는 커넥터(14)를 통해 손잡이(12)에 반복적으로 부착가능하고 그로부터 분리가능하다.
도 2 내지 도 5는 각각 손잡이(12)의 개략적인 사시도, 측면도, 정면도 및 평면도를 도시한 것으로, 손잡이(12)는 커넥터(14)를 포함한다. 커넥터(14)는 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18), 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20), 및 제1 및 제2 원통형 섹션들(18, 20)을 연결하는 적어도 부분적으로 원추형인 섹션(22)을 포함한다. 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18), 적어도 부분적으로 원추형인 섹션(22) 및 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)은 연속적인 순서로 배열되고, 커넥터(14)의 종방향 길이 연장부(24)를 함께 한정한다. 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18) 및 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)은 커넥터(14)의 종방향 길이 연장부(24)에 대해 중심을 벗어나서 배치된다. 도 7의 측면도에서 도출가능한 바와 같이, 실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들(18, 20)은 각각 실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들(18, 20)의 대칭축으로 한정되는 제1 및 제2 종방향 중심축(74, 76)을 갖는다. 실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들(18, 20)은 제2 원통형 섹션(20)의 제2 종방향 중심축(76)이 제1 원통형 섹션(18)의 제1 종방향 중심축(74)에 대해 약 1 mm 내지 약 2.5 mm, 또는 약 1.5 mm 내지 약 2 mm, 또는 약 1.65 mm의 거리(78)만큼 중심에서 벗어나서 위치되도록 서로에 대해 배치/배열될 수 있다. 다시 말하면, 측면도에서 볼 때(도 3, 도 7 및 도 8 참조), 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)의 중심축(76)은 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18)의 종방향 중심축(74)으로부터 약 1 mm 내지 약 2.5 mm, 또는 약 1.5 mm 내지 약 2 mm, 또는 약 1.65 mm의 거리(78)만큼 오프셋/편심된다.
손잡이(12)는 원위 단부(54) 및 근위 단부(56)를 가지며, 근위 단부(56)는 손잡이(12)에 부착가능한 브러시 헤드(16)에 가장 근접한다. 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 손잡이(12)의 근위 단부(56)는 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18)의 일부분이 예를 들어 가압 끼워맞춤 공정 및/또는 글루잉에 의해 내부에 고정되는 중공 부분/리세스(58)를 포함한다.
손잡이(12)의 근위 단부(56)는 모따기된 표면(60)을 포함한다. 종방향 길이 연장부(64) 및 모따기된 표면(60)에 실질적으로 수직하게 연장되는 단면 영역(62)은 약 15° 내지 약 30°, 또는 약 18° 내지 약 28°, 또는 약 25°의 각도(α)를 한정한다.
도 6 및 도 7은 각각 커넥터(14)의 개략적인 정면도 및 측면도를 도시한다. 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18) 및 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)은 각각 길이 연장부(26, 28), 및 길이 연장부(26, 28)에 실질적으로 수직하게 연장되는 단면 영역(30, 32)을 갖는다. 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18)의 단면 영역(30) 및 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)의 제2 단면 영역(32)은 실질적으로 원형이다. 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18)은 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)의 단면 영역(32)보다 큰 단면 영역(30)을 갖는다. 제1 단면 영역(30)은 약 8 mm 내지 약 10 mm, 또는 약 9 mm의 직경(36)을 갖는 한편, 제2 단면 영역(32)은 약 4 mm 내지 약 6 mm, 또는 약 5 mm의 직경(34)을 갖는다.
실질적으로 원통형인 제1 섹션(18)은 커넥터(14)의 외측 측방향 표면(80)에 평탄화 부분(38)을 포함한다. 평탄화 부분(38)은 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18)의 길이 연장부(26)를 따라 연장된다. 도 8 내지 도 10으로부터 추가로 도출가능한 바와 같이, 평탄화 부분은 커넥터(14) 내에 내부 공동(82)을 형성하는 리세스(40)를 포함한다. 스프링 장착식 볼 요소(42)가 공동(82) 내로 삽입되고, 예를 들어 가압 끼워맞춤 공정 및/또는 글루잉에 의해 그 안에 고정된다. 스프링 장착식 볼 요소(42)는, 헤드(16)와 손잡이(12) 사이의 충분히 강한 연결 및 안정성을 축방향 방향으로, 즉 커넥터와 구강 케어 기구(10)의 종방향 길이 연장부(24)를 따라 제공하는 스냅-끼워맞춤 잠금 기구를 갖는 요소이다. 스프링 장착식 볼 요소(42)는 볼(44) 및 스프링(46)을 포함하며, 스프링(46)은 커넥터(14)의 외측 원주(48) 및 외측 측방향 표면(80)을 향해 볼(44) 상으로 반경방향 힘을 인가한다. 브러시 헤드(16)가 손잡이에 부착될 때, 볼(44)은 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18)의 외측 측방향 표면을 약간 지나 연장되고, 헤드 샤프트의 중공 부분(66) 내에 제공된 대응하는 리세스(70) 내에서 정지된다(도 11 및 도 12 참조). 스프링(46) 및 볼(44) 둘 모두는 스테인레스강으로 제조될 수 있다.
실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들(18, 20)은 각각 제1 및 제2 외측 측방향 표면(50, 52)을 갖고, 실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들(18, 20)은 제1 외측 측방향 표면(50)의 일부 및 제2 외측 측방향 표면(52)의 일부가 실질적으로 직선 정렬되도록 서로에 대해 배열된다. 평탄화 부분(38)은 실질적으로 직선 정렬되어 있는 제1 및 제2 외측 표면들(50, 52)의 반대편에 배열된다.
도 11은 브러시 헤드(16)의 사시도를 도시하고, 도 12는 각자의 저면도를 도시한다. 헤드(16)는 커넥터(14)의 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20), 적어도 부분적으로 원추형인 섹션(22) 및 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18)의 일부를 수용하기 위한 중공 부분(66)을 포함한다. 중공 부분(66)은 스프링 장착식 볼 요소(42)의 볼(44)의 일부분을 수용하기 위한 리세스(70)를 포함하는 내부 벽(68)을 갖는다. 중공 부분(66)의 내부 벽(68)은 커넥터(14) 상의 헤드(16)를 정밀하게 조절하기 위해 서로 반대편에 배열되는 2개의 립들(72)을 추가로 포함한다.
도 13은 본 개시내용에 따른 구강 케어 기구(10)의 커넥터(14)를 포함하는 손잡이(12)를 제조하기 위한 단계들의 흐름도를 도시한다. 단계(1000)에서, 원위 단부(54), 및 중공 부분(58)을 포함하는 근위 단부(56)를 갖는 손잡이(12)가 사출 성형된다. 엄지손가락 안착부(102)를 형성하는 연질 구성요소가 손잡이 재료 위에 사출 성형된다. 단계(2000)에서, 손잡이(12)는 전기도금에 의해 금속 코팅(104)으로 덮인다. 단계(3000)에서, 커넥터(14)의 적어도 일부가 사출 성형되며, 커넥터(14)는 외측 측방향 표면(80) 및 그 내부의 리세스를 갖고, 리세스는 커넥터(14) 내부에 공동(82)을 형성한다. 커넥터는 PBT로부터 사출 성형될 수 있으며, 선택적으로 약 30 중량%의 유리 섬유를 포함할 수 있다. 단계(4000)에서, 스프링 장착식 볼-스냅 요소(42)가 가압 끼워맞춤에 의해 커넥터(14)의 공동(82) 내로 삽입 및 고정된다. 단계(5000)에서, 스프링 장착식 볼-스냅 요소(42)를 포함하는 커넥터(14)는 손잡이(12)의 근위 단부(56)에서 중공 부분(58) 내로 삽입된다. 커넥터(14)는 글루잉에 의해, 또는 대안적으로 용접 및/또는 가압 끼워맞춤에 의해 중공 부분(58) 내에 고정된다. 단계(6000)에서, 스테인레스강으로부터 제조될 수 있는 링(100)이 가압 끼워맞춤 및 글루잉에 의해 손잡이(12)의 근위 단부(56)에 부착된다. 선택적으로, 로고 또는 표시 요소(106)가 예를 들어 열 전달 포일, 금속 문자 또는 금속 엠블렘(emblem)을 적용함으로써 손잡이(12)의 원위 단부(54)에서 표면 상에 부착될 수 있다.
본 개시내용의 맥락에서, 용어 "실질적으로"는, 이론상으로는 정확한 대응 또는 거동을 나타낼 것으로 예상될 것이지만, 실제로는 정확한 것보다 약간 덜한 어떤 것을 구현할 수 있는 요소 또는 특징부의 배열을 말한다. 이와 같이, 이 용어는 문제가 되고 있는 주제의 기본적 기능에 있어서의 변화를 야기함이 없이 양적 값, 측정치 또는 다른 관련 표현이 언급된 기준으로부터 달라질 수 있는 정도를 의미한다.
본 명세서에 개시된 치수들 및 값들은 언급된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 명시되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 열거된 값과, 그 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 둘 모두를 의미하도록 의도된다. 예를 들어, "40 mm"로 개시된 치수는 "약 40 mm"를 의미하도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 손잡이(12), 커넥터(14) 및 헤드(16)를 포함하는 구강 케어 기구(10)를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 헤드(16)는 상기 커넥터(14)를 통해 상기 손잡이(12)에 반복적으로 부착가능하고 그로부터 분리가능하며, 상기 방법은
    - 상기 손잡이(12)의 적어도 일부의 사출 성형 단계― 상기 손잡이(12)는 원위 단부(54) 및 상기 원위 단부(54)의 반대편에 있는 근위 단부(56)를 갖고, 상기 근위 단부(56)는 중공 부분(58)을 포함함 ―,
    - 상기 커넥터(14)의 적어도 일부의 사출 성형 단계― 상기 커넥터(14)는 외측 측방향 표면(80) 및 그 내부의 리세스를 갖고, 상기 리세스는 상기 커넥터(14) 내부에 공동(82)을 형성함 ―,
    - 상기 헤드(16)의 적어도 일부의 사출 성형 단계, 및
    - 상기 커넥터(14)를 상기 손잡이(12)의 상기 중공 부분(58) 내에 삽입하고 상기 커넥터(14)를 바람직하게는 글루잉(gluing), 용접 및/또는 가압 끼워맞춤에 의해 고정시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방법은
    - 스프링 장착식 볼-스냅 요소(42)를 제공하는 단계― 상기 요소(42)는 볼(44) 및 스프링(46)을 포함하고, 상기 스프링(46)은 상기 볼(44) 상에 반경방향 힘을 인가함 ―, 및
    - 상기 스프링 장착식 볼-스냅 요소(42)를 상기 커넥터(14)의 상기 공동(82) 내로 삽입하고 상기 커넥터(14)를 바람직하게는 가압 끼워맞춤 공정에 의해 고정시켜서, 상기 스프링(46)이 상기 커넥터(14)의 상기 외측 측방향 표면(80)을 향하는 방향으로 상기 볼(44) 상에 힘을 인가하게 하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법은
    - 상기 손잡이(12)의 적어도 일부분의 전기도금단계를 추가로 포함하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은
    - 링(100)을 제공하는 단계, 및
    - 상기 링(100)을 바람직하게는 글루잉, 용접 및/또는 가압 끼워맞춤에 의해 상기 손잡이(12)의 상기 근위 단부(56) 상에 부착하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 손잡이(12)는, 상기 손잡이(12)의 상기 근위 단부(56)가 적어도 부분적으로 모따기된 상부 표면(60)을 갖도록 사출 성형되고, 상기 모따기된 상부 표면(60)과 상기 손잡이(12)의 종축(64)에 실질적으로 수직하게 연장되는 단면 영역(62)은 약 15° 내지 약 30°, 바람직하게는 약 18° 내지 약 28°, 더 바람직하게는 약 25°의 각도(α)를 한정하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커넥터(14)는, 적어도 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18), 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20), 및 상기 제1 및 제2 원통형 섹션들(18, 20)을 연결하는 적어도 부분적으로 원추형인 섹션(22)이 형성되도록 사출 성형되며, 상기 실질적으로 원통형인 제1 섹션(28), 상기 적어도 부분적으로 원추형인 섹션(22), 및 상기 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)은 종방향 길이 연장부(24)를 따라 연속적인 순서로 배열되고, 상기 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18) 및 상기 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)은 상기 종방향 길이 연장부(24)에 대해 중심을 벗어나서(off-center) 배치되는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동(82)을 형성하는 상기 리세스는 상기 실질적으로 원통형인 제1 또는 제2 섹션(18, 20) 내부에 제공되는, 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 커넥터(14)는, 상기 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18) 및 상기 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)이 각각 길이 연장부(26, 28), 및 상기 길이 연장부(26, 28)에 실질적으로 수직하게 연장되는 단면 영역(30, 32)을 갖도록 형성되고, 상기 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18)의 상기 단면 영역(30) 및/또는 상기 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)의 상기 단면 영역(32)은 실질적으로 원형인, 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커넥터(14)는, 상기 실질적으로 원통형인 제1 및/또는 제2 섹션(18, 20)이 평탄화 부분(38)을 포함하도록 형성되는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 커넥터(14)는, 상기 평탄화 부분(38)에 상기 공동(82)을 형성하는 상기 리세스가 제공되도록 형성되는, 방법.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커넥터(14)는, 상기 실질적으로 원통형인 제1 섹션(18)이 상기 실질적으로 원통형인 제2 섹션(20)의 상기 단면 영역(32)보다 큰 단면 영역(30)을 갖도록 형성되는, 방법.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커넥터(14)는, 상기 실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들(18, 20)이 각각 제1 및 제2 외측 표면(50, 52)을 갖도록 형성되고, 상기 실질적으로 원통형인 제1 및 제2 섹션들(18, 20)은 상기 제1 외측 표면(50)의 일부 및 상기 제2 외측 표면(52)의 일부가 실질적으로 직선 정렬되도록 서로에 대해 배열되는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 커넥터(14)는, 상기 평탄화 부분(38)이, 실질적으로 직선 정렬되어 있는 상기 제1 및 제2 외측 표면들(50, 52)의 반대편에 배열되도록 형성되는, 방법.
  14. 제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤드(16)는, 상기 헤드가 원위 단부(84) 및 상기 원위 단부(84)의 반대편에 있는 근위 단부(86)를 포함하도록 형성되고, 상기 근위 단부(86)는 상기 헤드(16)가 상기 손잡이(16)에 부착될 때 상기 커넥터(14)의 일부분을 수용하기 위한 중공 부분(66)을 포함하고, 상기 중공 부분(66)은 내부 벽(68)을 포함하고, 상기 내부 벽(68)은 상기 스프링 장착식 볼 요소(42)의 상기 볼(44)을 수용하기 위한 리세스(70)를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 헤드(16)는, 상기 중공 부분(66)의 상기 내부 벽(68)이 상기 커넥터(14) 상의 상기 헤드(16)를 조절하기 위한 적어도 하나의 립(rip)(72), 바람직하게는 서로 반대편에 배열되는 2개의 립들(72)을 포함하도록 형성되는, 방법.
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