MX2014006104A

MX2014006104A - Metodo para producir un cepillo dental que tiene una cavidad interior.

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Publication number: MX2014006104A
Application number: MX2014006104A
Authority: MX
Inventors: Cathy Wen; Matthew Lloyd Newman; Stephen Alan Houghton; Scott Jackson; Bradley John Phillips; Richard Darren Satterfield; Andrew M Uhe; Christopher Thomas Ryan
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2014-06-23
Also published as: CA2855453A1; BR112014012050A2; EP2782739B1; CA2856298C; WO2013078360A3; EP2782474B1; HK1199187A1; CA2856427A1; CA2856185C; IN2014DN03460A; CN104010547B; EP2782473A2; CN104053533B; BR112014012228B1; BR112014012212A2; EP2782740A2; CN103945733B; WO2013078356A3; WO2013078355A2; MX2014006106A

Abstract

Se proporcionan métodos para producir mangos de cepillo dentales que tienen una cavidad interior.

Description

MÉTODO PARA PRODUCIR UN CEPILLO DENTAL QUE TIENE UNA CAVIDAD INTERIOR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a métodos para producir artículos para el cuidado personal, tales como cepillos dentales que tienen una cavidad interior y un subconjunto integrado, y un cepillo dental producido según tales métodos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los cepillos dentales se fabrican, típicamente, por medio del uso de un proceso de moldeo por inyección. Este proceso de moldeo por inyección se caracteriza por proporcionar un molde con la forma de cepillo dental e inyectar plástico fundido a través de una tobera con un canal caliente dentro del molde. Se moldean agujeros ciegos en la cabeza del cepillo dental para alojar manojos de cerda en una etapa posterior. Luego el cepillo dental se enfría y se expulsa del molde, y se engrapan los manojos de cerda en los agujeros ciegos premoldeados. Por ejemplo, la patente de los EE. UU. núm. 5,845,358 muestra un cepillo dental fabricado mediante moldeo por inyección. Este proceso de moldeo por inyección puede comprender una sola etapa de moldeo por inyección para obtener un cepillo dental compuesto por un solo componente o puede comprender, además, dos o más etapas de moldeo por inyección para obtener cepillos dentales compuestos por dos o más componentes o materiales. El segundo material o los siguientes pueden tener una durometría significativamente más blanda que el primer material para aumentar la sujeción o proporcionar elementos de diseño distintivos. Este proceso de moldeo por inyección se caracteriza por proporcionar un molde con la forma de una porción del cepillo dental e inyectar un primer plástico fundido a través de una tobera con el canal caliente dentro del molde, esperar algún tiempo para que la parte esté lo suficientemente fría y transferir luego la parte sólida o semisólida a una segunda cavidad de molde, donde se inyecta un segundo material en el hueco formado por la combinación del segundo molde y algunas superficies de la primera parte moldeada. Después el cepillo dental se enfría y se expulsa del molde. En el caso de los cepillos dentales de múltiples componentes, los agujeros ciegos para alojar los manojos de cerda se moldean, típicamente, en el primer disparo; sin embargo, engrapar los manojos de cerda se hace, típicamente, después de la última etapa de moldeo por inyección. Por ejemplo, la patente de los EE. UU. núm. 6,276,019 muestra un cepillo dental fabricado mediante moldeo por inyección.

La inserción de manojos en los cepillos dentales mediante el engrapado de los manojos en agujeros ciegos moldeados o perforados tiene numerosas desventajas, que incluyen, pero no se limitan a las siguientes: una etapa adicional que implica usar maquinaria compleja, incluir elementos de metal a un implemento que, de cualquier otra forma, sería de plástico en su totalidad y usar métodos de engrapado alternativo que insertan los manojos de a uno por vez, lo que limita la velocidad de fabricación de los cepillos dentales por debajo de lo posible mediante moldeo por inyección de cavidades múltiples.

En respuesta a estas limitaciones del engrapado, se ha desarrollado un método para insertar manojos en los cepillos dentales durante el proceso de moldeo por inyección mediante el uso de una técnica conocida como inserción de manojos sin anclaje (AFT, por sus siglas en inglés) o inserción de manojos en caliente. En AFT, los manojos de filamentos o cerdas previamente recortados, con puntas redondeadas, pulidos o procesados previamente de alguna otra forma primero se guían y luego se montan permanentemente en una placa portadora. La placa portadora con los manojos insertados luego se asegura en el cuerpo del cepillo de dientes durante el moldeo por inyección del componente duro del mango en lo que comúnmente se conoce como proceso de montaje en el molde (IMA, por sus siglas en inglés). La inserción de manojos sin anclaje resuelve muchas desventajas del engrapado, tales como: la velocidad de la inserción de manojos, la eliminación de las grapas de metal de la parte final y una mayor variación en los tipos y colores de cerda.

Además, aquellos con experiencia en la materia saben sobremoldear directamente manojos de cerdas previamente fusionados durante un proceso de moldeo por inyección. En este proceso, la resina se inyecta en una cavidad de molde para rodear un extremo fusionado de un manojo de cerdas, lo que crea una unión mecánica en ausencia de una unión química entre plásticos disímiles, tales como las poliamidas para las cerdas y los polipropilenos para la cabeza del cepillo dental. El calor de la fusión crea una "bola" de plástico en el extremo fusionado, lo que forma suficientes cortes sesgados positivos y negativos en la cabeza/mango plásticos del cepillo dental durante el moldeo por inyección para retener los manojos parejos aun en condiciones de fuerza de estiramiento (25N) moderadas.

Ya sea que los manojos se introduzcan en los cepillos dentales moldeados por inyección mediante engrapado, AFT o cualquier otra forma de inserción de manojos en caliente, el moldeo por inyección de los mangos de cepillos dentales, en general, tiene limitaciones. Una de estas limitaciones es que no se pueden producir mangos de diámetro grande de una manera eficaz debido al costo de más material y tiempos de enfriamiento más prolongados, resultantes de la mayor masa de material empleado.

Los cepillos dentales con mayores diámetros de mango brindan ventajas sustanciales, por ejemplo, proporcionan una mayor área de agarre para los niños, lo que aumenta su capacidad para tomar y usar cepillos dentales; además, las personas con discapacidades, tales como artritis, suelen tener dificultades para manejar cepillos de dientes, debido a la dificultad para flexionar las articulaciones de las manos. Estas dificultades se alivian considerablemente mediante cepillos dentales con mangos de mayor diámetro. Adicionalmente, los mangos con mayor sección transversal en los cepillos dentales son mejores para el usuario desde un punto de vista ergonómico.

Además, los cepillos dentales con regiones de alta fricción y/o baja durometría de un segundo material en la superficie exterior proporcionan ventajas sustanciales en el agarre. Los materiales de baja durometría, tales como los materiales cuya dureza mide menos de aproximadamente 90 en la escala Shore A, proporcionan ventajas de agarre al deformarse dentro del intervalo de fuerzas de agarre confortables. La deformación contribuye a tomar el cepillo uniformemente en posición en la mano y, además, proporciona una agradable realimentación táctil. La adición de superficies de agarre de alta fricción reduce la fuerza para apretar necesaria con el fin de mantener una orientación estable de las cerdas del cepillo durante el uso. Sin embargo, debido a su baja resistencia, es improbable que los cepillos dentales fabricados enteramente con material de alta fricción y baja durometría presenten la resistencia a la flexión necesaria para proporcionar la fuerza adecuada para cepillar con un estilo de agarre convencional. Los elastómeros termoplásticos (TPE, por sus siglas en inglés) dentro del intervalo de dureza Shore A 20 -90 son un segundo, tercero o posterior material común usado para mejorar el agarre de los cepillos dentales y otros artículos para el cuidado personal.

Las variaciones del área en sección transversal, que incluyen áreas en sección transversal más grandes y más pequeñas, junto con la longitud o eje mayor del cepillo ayudan al usuario en el agarre y manejo del cepillo durante el uso, cuando hay que moverlo rápidamente mientras está, a menudo, húmedo o resbaladizo. Adicionalmente, los materiales que conservan un coeficiente de fricción más alto cuando están húmedos, incluidos los TP dentro del intervalo de dureza antes mencionado, pueden contribuir en las situaciones de agarre en húmedo.

Aun cuando existen ventajas con respecto a los cepillos dentales que tienen mayor diámetro de mango, el uso de moldeo por Inyección para fabricar cepillos dentales con mangos de mayor sección transversal tiene al menos siete desventajas.

Primero: el cepillo dental es más costoso debido a que usa más plástico para fabricarlo. El material usado para crear el mango del cepillo dental aumenta aproximadamente con el cuadrado del diámetro del mango.

Segundo: el costo de fabricación aumenta porque el tiempo necesario para enfriar y solidificar el cepillo dental aumenta considerablemente. El mayor tiempo de enfriamiento se debe a la mayor cantidad de plástico caliente y a la mayor sección transversal del cepillo dental. Dado que el plástico tiene una conductividad térmica relativamente baja, extraer el calor del centro del cepillo es sustancialmente más difícil con una sección transversal aumentada. Es conocido por los experimentados en la materia que el tiempo de enfriamiento general para todos los ciclos de moldeo de un cepillo de múltiples componentes puede minimizarse si se equilibra el tamaño de cada disparo de plástico, de manera tal que el cepillo esté dividido en forma prácticamente uniforme por el peso de cada componente; sin embargo, esto presenta la desventaja de requerir una fracción mayor de uso de un material costoso, típicamente TPE, que el que se necesitaría de otra forma. Esencialmente, tanto el uso del material como el tiempo de bienes de capital no pueden optimizarse simultáneamente para este tipo de cepillo dental moldeado por inyección.

Tercero: la mayor parte de los termoplásticos se encogen durante el enfriamiento y la solidificación. El encogimiento puede atenuarse al obturar con plástico fundido adicional el centro del mango a través de la compuerta de inyección a medida que los bordes exteriores del mango se enfrían; sin embargo, esta atenuación pierde eficacia cuando la compuerta de inyección se coloca más alejada de la porción más gruesa del mango; asimismo, colocar la compuerta, que dejará cierto vestigio táctil, en la porción de agarre del mango puede conducir a la insatisfacción durante el uso. Para muchos diseños de mango de cepillo dental, la obturación por sí sola no atenúa el encogimiento visible de la superficie ni los defectos de la superficie e internos asociados con una sección transversal del mango aumentada. Estos defectos de superficie pueden manifestarse como variaciones involuntarias en el brillo o la textura de la superficie, que contribuyen negativamente a la apariencia y la sensación de la parte. Los defectos internos pueden manifestarse como vacíos o burbujas dentro del plástico, que pueden debilitar el mango visible o invisiblemente, dependiendo del grado de transparencia del plástico. Es conocido por los experimentados en la materia que puede usarse un segundo componente para cubrir o esconder las características cosméticas negativas, tales como los vestigios de la compuerta o las marcas de inmersión; sin embargo, por su naturaleza, esto no puede funcionar en el disparo final porque debe tener, necesariamente, un vestigio de compuerta descubierto y porque puede contener, además, marcas de inmersión en las secciones gruesas.

Cuarto: el proceso de moldeo por inyección requiere suficiente adición de energía para fundir completamente el plástico hasta lograr un estado líquido, de manera tal que pueda desplazarse en condiciones de presión a través del canal de alimentación, la tobera y la compuerta para llenar la cavidad del molde de inyección.

Quinto: el relleno y obturación de plástico en la cavidad del molde de inyección requiere muy alta presión, típicamente, miles de libras por pulgada cuadrada, lo que hace necesario contar con cavidades de molde de materiales de muy alta resistencia, que son costosos y toman tiempo para fabricar. Estas presiones extremadamente altas, en realidad, pueden limitar la velocidad del proceso de fabricación al requerir un completo o casi completo enfriamiento y/o solidificación de un disparo de plástico antes de inyectar el disparo siguiente.

Sexto: la inyección de múltiples disparos de plástico en múltiples etapas requiere, necesariamente, que cada componente de material tenga al menos una porción de cavidad de molde única, lo que agrega significativos gastos, complejidad y dificultad del moldeo, especialmente cuando plástico y metal se unen para formar un borde, también conocido como cierre.

Séptimo: en la producción de cavidades múltiples, el equilibrio de relleno entre disparos es especialmente difícil de controlar con los TPE, dado que tienen un intervalo estrecho de temperaturas de procesamiento y su viscosidad no varía sustancíalmente a lo largo de este intervalo.

En un intento de superar las dificultades asociadas con el uso del moldeo por inyección para producir mangos de cepillos dentales que tienen mayores diámetros, se ha sugerido producir mangos de cepillo dental que tengan el cuerpo hueco. Por ejemplo, las patentes europeas núms. EP 0 668 140 o EP 0 721 832 describen el uso de tecnología con asistencia de aire o de gas para fabricar cepillos dentales que tienen mangos huecos, con secciones transversales grandes. En el proceso descrito, el plástico fundido se inyecta cerca de la base del mango del cepillo dental, en donde posteriormente se inserta una aguja caliente en el plástico fundido para insuflarle gas, y el plástico fundido luego se expande hacia las paredes del molde de inyección. De manera similar, la patente de los EE. UU. núm. 6,818,174 B2 sugiere inyectar una cantidad predeterminada de plástico fundido en la cavidad para llenar la cavidad de molde parcialmente y posteriormente inyectarle un gas a través de un puerto de inyección de gas en el molde de inyección y así forzar el contacto del plástico fundido con las paredes de la cavidad de molde. Estos procesos de moldeo por inyección que usan inyección de aire adicional presentan una dificultad sustancial para formar cuerpos de mangos huecos que tengan un grosor de pared sustancialmente uniforme; así, se ve limitado el potencial para optimizar un mango con una función ergonómica máxima, de peso de material mínimo y eficacia de fabricación. Otra desventaja de estos procesos de moldeo por inyección en la patente de los EE. UU. núm. 6,818,174 B2 es la creación de un respiradero para el gas. La patente europea núm. EP 0 668 140 brinda una posible solución a este problema mediante el uso de un pasador móvil de inyección que crea una parte sellada; sin embargo, la integridad de este sello con las presiones de moldeo por inyección generadas en el segundo disparo es muy sensible a las condiciones de procesamiento y, por lo tanto, se desconoce. El respiradero se forma en la interfaz del plástico fundido y el gas a alta presión (y no por el acero del molde), por lo que no se puede hacer de manera predecible ni tiene una alta precisión. Otra desventaja más de los cepillos dentales con mangos huecos fabricados por medio del uso de moldeo por inyección asistido con gas se relaciona con la aplicación o instalación de un segundo, tercero o posterior material al cepillo dental mediante moldeo por inyección o sobremoldeo, en donde el material sobremoldeado puede, en el proceso de sellar el respiradero necesario para el gas, invadir sustancialmente el vacío hueco creado en la primera etapa de inyección de gas, dado que no hay nada que lo detenga aparte de la fricción y la presión casi atmosférica dentro del vacío. La patente europea núm. 0 721 832 ilustra este efecto detalladamente. Si bien esto todavía puede resultar en una parte cosméticamente aceptable, previene el uso de dispositivos que limitan el tamaño del disparo, tales como compuertas de válvulas, y puede agregar un costo sustancial a la parte. El moldeo por inyección asistido con gas no reduce sustancialmente la presión de inyección ni la energía de fusión necesaria para formar un artículo de plástico. Y como con todos los demás procesos de moldeo por inyección conocidos, se requieren múltiples cavidades y etapas de inyección para agregar cada material al artículo moldeado.

Un método convencional para crear mangos de cepillos dentales que tienen secciones transversales aumentadas, tales como los mangos de los cepillos dentales electromecánicos, consiste en fabricar partes distintas del mango separadamente por medio del uso de moldeo por inyección; luego, esas partes se ensamblan en una etapa separada o en una etapa de moldeo por inyección posterior, o con más frecuencia, en alguna combinación de ambas, en virtud de lo cual las distintas partes de la primera etapa o etapas se insertan primero en un molde de inyección y luego se inyectan uno o más materiales adicionales a su alrededor, con lo que se crea un cuerpo hueco de múltiples partes. Este método de fabricación todavía presenta las desventajas de requerir que el plástico se funda completamente, altas presiones y equipamiento asociado involucrado en la etapa de moldeo por inyección final. El uso de moldeo por inyección para crear múltiples partes distintas, que se ensamblan en una etapa posterior, tiene además la desventaja de que las partes no deben contener ningún corte sesgado sustancial del cual el núcleo del molde que forma la superficie cóncava de la parte moldeada por inyección no se pueda extraer de la parte después del moldeo; o en el caso donde exista ese corte sesgado, debe crearse cuidadosamente por medios tales como núcleos de moldes colapsables, y por ende, está sujeto a muchas restricciones en la geometría circundante. Más aún, los núcleos de los moldes deben contener, típicamente, algún mecanismo para enfriarse o eliminar el calor y serían difíciles o imposibles de crear para generar la geometría interna de la mayoría de los cepillos dentales manuales, que pueden tener diámetros de 10 mm y longitudes mayores de 150 mm. La ausencia de cortes sesgados en partes distintas junto con la longitud y el diámetro de los núcleos requeridos para hacer partes de mangos sin cortes sesgados, en combinación con el deseo de lograr múltiples áreas de variación en el área en dirección transversal del mango de un cepillo dental requeriría que cualquier mango ensamblado en forma distinta tuviera múltiples superficies correspondientes que, preferentemente, requerirían, a su vez, sellos para mantener las barreras para la humedad y los residuos aun con el tiempo y el uso repetido. Para eliminar la necesidad de empaques y de materiales caros y flexibles, estos sellos se realizan, típicamente, mediante operaciones de sujeción permanente, tales como soldadura ultrasónica o engomado.

Instalar materiales suaves al tacto o segundos materiales a los artículos moldeados con huecos puede hacerse por otros medios, tales como soldadura, engomado o el uso de la flexibilidad del material suave al tacto para que este mismo se sujete a un corte sesgado premoldeado en el artículo principal. Sin embargo, todos estos métodos presentan desventajas en la adhesión de largo plazo, especialmente a los termoplásticos con superficies menos activas hechas de materiales como polipropilenos. Los artículos durables hechos de múltiples componentes que deben usarse en circunstancias y ambientes impredecibles, tales como los baños de los consumidores, deben construirse más robustamente que, por ejemplo, los artículos o los envases desechables.

Los cepillos dentales electromecánicos en particular son susceptibles de problemas de ensamblado, dado que deben ser necesariamente huecos para incluir baterías, motores y conexiones eléctricas asociadas, al igual que componentes de la unidad de tracción, todos los que deben estar ubicados en el interior con cierto grado de precisión. Para evitar los problemas y gastos de soldar las partes plásticas entre sí, así como las múltiples etapas de ensamblado de una cubierta exterior sellada, se ha propuesto moldear por soplado el mango de los cepillos dentales electromecánicos. En el ensamblado de un cepillo dental moldeado por soplado, es necesario dejar abierta la porción del mango moldeada por soplado en al menos un extremo para alojar el motor, las baterías y los componentes del sistema de tracción. En este proceso, el diámetro mínimo de al menos una abertura al mango moldeado por soplado debe exceder la dimensión lineal más pequeña de cada componente que será insertado. Esta gran abertura sería una desventaja en un mango no electromecánico, que no tiene ninguna necesidad de alojar una entrada para componentes internos y necesitaría una segunda parte o tapa demasiado grande para impedir la invasión y recolección de agua, pasta, saliva y otros desechos del uso convencional. Si una abertura tan grande estuviera ubicada cerca de la cabeza interferiría sustancialmente con el uso ergonómico del cepillo. Las restricciones adicionales a la geometría de la superficie interior de la cavidad para ubicar, por ejemplo, motores, alojamientos, baterías, etc., que deben posicionarse en el interior con exactitud como para fijarlos rígidamente perjudicarían, además, el proceso de moldeo por soplado en general, dado que la mayor parte de la superficie de la cavidad interior de una parte moldeada por soplado no se define directamente por el acero de las superficies del molde, sino que se define, en cambio, en forma indirecta por el acero en la superficie exterior del mango, en combinación con el grosor de la pared del parisón, la presión del soplado y la relación de estiramiento de la parte final con respecto al parisón original o el grosor de la preforma. Las restricciones a estas variables de proceso necesariamente limitarán la eficacia de la fabricación.

Para alojar la activación de componentes eléctricos mediante un botón estándar o un interruptor mecánico, al menos parte de una porción de mango de cepillo dental electromecánico moldeado por soplado debe ser lo suficientemente delgado como para flexionarse sustancialmente mediante la presión de un dedo o de una mano. Una estructura con paredes tan delgadas o una estructura con pared de película requieren necesariamente algún mecanismo de refuerzo para garantizar la durabilidad y la rigidez de uso. Pueden usarse un marco interno o una tapa, como se describen en la patente WO 2004/077996, con el fin de proporcionar este mecanismo de refuerzo necesario en un cepillo dental electromecánico, que serían una desventaja en un cepillo manual, que no debe contener ningún componente adicional para funcionar adecuadamente ni agregar gastos extras, complejidad ni partes que soportan cargas adicionales. Más aún, debido a la naturaleza lineal del motor, la fuente de alimentación y el eje de transmisión de los cepillos dentales electromecánicos, hay poca o ninguna variación en el área en sección transversal de la cavidad interior; de manera tal que las paredes de la cavidad interior proporciona soporte mecánico a los componentes internos para reducir o eliminar el movimiento o desplazamiento indeseados. Alternativamente, se requeriría cortar o perforar un agujero en la parte moldeada por soplado y luego sujetarla de alguna manera a la cubierta flexible para transmitir el movimiento mecánico desde el exterior del cepillo al interruptor en el interior.

El mango de un cepillo dental electromecánico, hecho mediante moldeo por soplado o moldeo por inyección, se fabrica, típicamente, con una abertura en ambos extremos. En un extremo dista!, típicamente, hay una abertura para alojar la traslación mecánica de potencia, a través de un mecanismo de tracción, a la cabeza del cepillo dental, y en un extremo proximal, típicamente, hay una abertura para alojar la inserción de componentes durante la fabricación y, posiblemente, además, la inserción o remoción de la batería por el usuario. Esta segunda abertura sería innecesaria para un cepillo dental manual y crearía desventaja por la necesidad de sellos y sujeciones mecánicas adicionales. En algunos procesos de moldeo por soplado, la formación de las aberturas en los extremos distal y proximal de la parte moldeada es intrínseca al proceso y beneficiaría la formación de mangos con doble extremo abierto, que no sería necesario para el mango de un cepillo dental manual.

La tecnología de moldeo por soplado es un proceso de fabricación de grandes volúmenes. Uno de los desafíos claves para la mayor parte de la producción de alto volumen consiste en manejar variedad en cuanto a forma, color, elementos funcionales, tales como cerdas y manojos, y decoraciones. Esto implica, típicamente, la fabricación por lotes, que incluye cambiar determinados procesos y equipos, lo que resulta en que haya equipamiento con tiempo fuera de servicio. Adicionalmente, los grandes volúmenes de un diseño de producto deben almacenarse o regularse por lotes en aquellos casos donde deben combinarse diseños diferentes para incluirlos en un solo envase. Los cepillos dentales manuales, por ejemplo, se venden a menudo en paquetes con múltiples unidades, que incluyen diferentes colores de la misma forma de producto. Los cambios de los procesos de moldeo por inyección pueden minimizarse al inyectar diferentes colores simultáneamente en diferentes cavidades del molde, pero aumenta la complejidad de la maquinaria.

Es conocido para los experimentados en la materia usar moldeo por extrusión-soplado para crear artículos de un solo componente o artículos de mano, livianos, de un solo material, tales como juguetes para niños, bates de plástico, palos de golf de plástico o cualquier artículo de plástico, grande, que se beneficie de ser de peso liviano. Si bien estos artículos pueden ser rígidos y fuertes para flexionarse, presentan, generalmente, además, desventajas que limitarían su uso general en dispositivos módicos Clase I semidurables, tales como cepillos dentales. En primer lugar, esos artículos contienen, típicamente, una rebaba significativa a lo largo de las líneas divisorias o en cualquier ubicación donde el parisón sea más grande en el área de sección transversal que la cavidad a la que se sopla. En estas ubicaciones, el parisón se pliega dentro de la cavidad y se crea una rebaba sustancial, aún en la ausencia de línea divisoria en la cavidad. En segundo lugar, la mayoría de los artículos contienen un vestigio significativo del soplado en la forma de un agujero, que puede estar formado con precisión o sin ella. Este vestigio se consideraría como un defecto significativo en un dispositivo médico Clase I, que debe impedir el traspaso o el ingreso de contaminantes a un interior hueco que no se drena eficazmente. En tercer lugar, el tamaño relativo de estos artículos es grande en comparación con el tamaño de estos defectos, y la función general de los artículos no se ve gravemente afectada por estos defectos. En muchos caso, el tamaño del artículo en sí facilita el proceso de fabricación con respecto a minimizar defectos. No constituye un desafío moldear por extrusión-soplado artículos, envases o botellas del intervalo de tamaño común a los mangos de cepillos dentales manuales si el grosor de la pared de plástico puede minimizarse en proporción a la sección transversal general. Estos artículos existen en la forma de tubos o botellas, típicamente, para apretar, los que se benefician, en realidad, por tener un pared muy delgada y deformable que les permiten despachar el contenido interno, que los vuelve inusables o significativamente inferiores como cepillos dentales.

Los mangos moldeados por inyección-soplado y extrusión para bienes de consumo semidurables de un solo componente, tales como plumeros y dispensadores de cinta son conocidos, además, pero, nuevamente, estos artículos no satisfacen los criterios correspondientes a los dispositivos médicos Clase I semidurables, específicamente, con respecto al sellado del orificio de soplado necesario ante la invasión de agua u otro contaminante, y en el caso del moldeo por extrusión-soplado, por la aparición de rebaba en los artículos, en áreas que entrarían en contacto directo con la boca o irían dentro de ella. Estos artículos, además, pueden ser quebradizos y, cuando se aplica demasiada fuerza, pueden romperse o cerrarse a presión repentinamente y sin ductilidad, lo que produce bordes afilados y los vuelve inusables para la cavidad bucal.

Los envases moldeados por soplado de materiales múltiples, tales como botellas de agua, son conocidos por los experimentados en la materia. En estas modalidades, se proporcionan botellas moldeadas por soplado lisas con superficies de alta fricción táctil, mediante el uso de una técnica de etiquetado en el molde, que es un subconjunto de ensamblado en el molde, en donde etiquetas texturadas, previamente moldeadas por inyección se colocan en las cavidades del molde antes de la introducción y el soplado del parisón semifundido de plástico extrudido. Si bien estos artículos proporcionan la ventaja de una superficie de agarre grande, que se mejora con la adición de una superficie texturada de alta fricción, por su naturaleza, son envases muy deformables o para apretar diseñados para almacenar líquidos y dispensarlos, y no servirían como cepillos dentales porque no hay ningún método obvio para unirle manojos de cerda que no sea mediante moldeo por inyección.

Además, se ha propuesto fabricar cepillos dentales huecos y, en realidad, no debería constituir un desafío moldear por inyección-soplado o aun moldear por inyección-soplado y estiramiento un artículo de la forma general y tamaño de un cepillo dental o el mango de un cepillo dental, como se mencionó anteriormente; sin embargo, ninguna descripción de la materia anterior aborda los siguientes problemas: La resistencia a la flexión, la rigidez para la flexión, la rigidez en general, la atenuación de rebabas u otros defectos de filos, las variaciones del área en sección transversal y la obstrucción o el sellado de vestigios de orificios de soplado. Cualquiera de estos defectos en un cepillo dental o mango de cepillo dental moldeado por soplado afectaría gravemente la utilidad del artículo, y así, es necesario introducir mejoras para lograr un artículo hueco con ahorro de material, maximizado por el grosor de pared uniforme, que sea adecuadamente fuerte y rígido como para flexionarse sin romperse durante el uso, y no tenga pérdidas ni presente defectos que incomoden al usuario.

A la luz de estas desventajas propias de la materia anterior, la presente invención tiene por objetivo. proporcionar un método mejorado para producir un cepillo dental con los manojos insertados que evite las desventajas de esta materia anterior.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN Se proporciona un método para moldear por extrusión-soplado un cepillo dental que comprende proporcionar un molde por extrusión-soplado que tiene un eje longitudinal y una cavidad; la cavidad tiene una porción de mango, una porción de cuello, una porción de cabeza y una superficie que define un área en sección transversal; en donde la cavidad tiene al menos un área en sección transversal máxima, bordeada por dos áreas en sección transversal más pequeñas a lo largo del eje longitudinal del molde por soplado o un área en sección transversal mínima, bordeada por dos áreas en sección transversal más grandes a lo largo del eje longitudinal del moldeo por soplado; proporcionar un subconjunto ubicado en la porción de cabeza de la cavidad; extrudir un parisón que comprende un material termoplástico, el parisón incluye una cavidad interior y una superficie exterior, en donde la superficie exterior define un área en sección transversal del parisón; expandir el parisón por medio del uso de un fluido para contactar la superficie de la cavidad y el subconjunto para producir el mango de un cepillo dental que tiene una cavidad interior.

Se proporciona un método para moldear por extrusión-soplado un cepillo dental que comprende proporcionar un molde por extrusión-soplado que tiene un eje longitudinal y una cavidad; la cavidad tiene una porción de mango, una porción de cuello, una porción de cabeza y una superficie que define un área en sección transversal; en donde la cavidad tiene al menos un área en sección transversal máxima, bordeada por dos áreas en sección transversal más pequeñas a lo largo del eje longitudinal del moldeo por soplado o un área en sección transversal mínima, bordeada por dos áreas en sección transversal más grandes a lo largo del eje longitudinal del moldeo por soplado; proporcionar un subconjunto ubicado en la porción de cabeza de la cavidad; extrudir un parisón que comprende un primer material termoplástico y un segundo material termoplástico, el parisón incluye una cavidad interior y una superficie exterior, en donde la superficie exterior define un área en sección transversal del parisón; expandir el parisón por medio del uso de un fluido para contactar la superficie de la cavidad y el subconjunto para producir el mango de un cepillo dental que tiene una cavidad interior.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista en corte de una etapa de extrusión en un proceso de moldeo por extrusión-soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 1A es una vista en corte de una etapa de extrusión en un proceso de moldeo por extrusión-soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 1 B es una vista en perspectiva de un parisón extrudido producido durante un proceso de moldeo por extrusión-soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 1C es una vista en corte de un parisón extrudido producido durante un proceso de moldeo por extrusión-soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 2 es una vista en corte de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 2A es una vista en sección transversal de la Figura 1 1 a lo largo de la línea de sección 1 1 A de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 2B es una vista en sección transversal de la Figura 1 1 a lo largo de la línea de sección 11 B de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 2C es una vista en sección transversal de la Figura 11 a lo largo de la línea de sección 11 C de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 2D es una vista en corte de un proceso de moldeo por soplado para producir el mango de un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 3 es una vista en corte de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la invención.

Las Figuras 4-5 son vistas en corte de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir el mango de cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 6 es un diagrama de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir el mango de cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 6A es una vista en sección transversal de la Figura 15 a lo largo de la línea de sección 15A de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 6B es una vista en sección transversal de la Figura 15 a lo largo de la línea de sección 15B de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 7 es un diagrama de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir el mango de cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 8 es un diagrama de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir el mango de cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 9 es un diagrama de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir el mango de cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 10 es un diagrama de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir el mango de cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 11 es una ilustración de mangos de cepillo dental de conformidad con una modalidad de la invención.

La Figura 12 es una ilustración de un subconjunto con manojos insertados, de conformidad con una modalidad de la invención.

La Figura 13 es una ilustración de un subconjunto sin manojos de conformidad con una modalidad de la invención.

La Figura 14A-14B es un diagrama de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 15A-15B es un diagrama de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 16A-16B es un diagrama de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 17A-17B es un diagrama de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 18A-18B es un diagrama de un proceso de moldeo por extrusión-soplado para producir un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 19 es una vista en perspectiva de un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 19A es una vista en sección transversal de la Figura 19 a lo largo de la línea de sección 19A de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 19B es una vista en sección transversal de la Figura 19 a lo largo de la línea de sección 19B de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 20 es una vista en perspectiva de un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención La Figura 20A es una vista en sección transversal de la Figura 20 a lo largo de la línea de sección 20A de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a uno o más métodos para producir artículos para el cuidado personal, tales como el mango de un cepillo dental que tiene una cavidad interior, en donde el método incluye una etapa de moldeo por soplado; esa etapa de moldeo por soplado incluye el contacto y la adhesión o unión mecánica o química a al menos un subconjunto de manojos o cerdas. La etapa de moldeo por soplado puede usarse en (1) un tubo de plástico hueco extrudido, semifundido (parisón) -moldeo por extrusión-soplado, o (2) un cuerpo hueco moldeado por inyección previamente (preforma) -moldeo por inyección-soplado, o (3) un tubo hueco soldado o ensamblado, de plástico calentado, semifundido, o (4) en una o más láminas delgadas de plástico sopladas en porciones incompletas de una cavidad o medias cavidades, ensambladas luego del soplado; e implica posicionar un parisón o preforma en una cavidad y expandir el parisón o la preforma hasta las paredes de la cavidad por medio del uso de fluido presurizado. El fluido presurizado puede estar presurizado positivamente con respecto a la atmósfera, es decir, en la forma de un vacío parcial. En determinadas modalidades, un proceso de moldeo por inyección-soplado puede comprender una segunda etapa; puede usarse una barra de estiramiento para alargar la preforma hueca moldeada por inyección durante la etapa de moldeo por sopiado-moldeo por soplado e inyección por estiramiento.

Como se ilustra en la Figura 1 , en el moldeo por extrusión-soplado, se extrude un material termoplástico semifundido a través del anillo 53 de un extrusor 50, que además comprende un mandril interior 55 y una matriz exterior 57 para producir un parisón de forma tubular 51. El material termoplástico semifundido puede extrudirse a una velocidad de aproximadamente 2.54 mm/seg. [0.1 pulg/seg.] a aproximadamente 203 mm/seg. [8 pulg/seg.] o de aproximadamente 25.4 mm/seg. [1 pulg/seg.] a aproximadamente 127 mm/seg. [5 pulg/seg.] y puede tener una temperatura de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 300 °C o de aproximadamente 140 °C a aproximadamente 250 °C. En determinadas modalidades, como se ilustra en la Figura 1A, que muestra una sección detallada del extrusor 50 con un parisón central de forma tubular 51 , para producir un parisón 51 que tenga más de una capa; el extrusor 50 incluye al menos otro mecanismo de inyección de material 62 que, como se ilustra en la Figura 1A, puede ser otra tobera del extrusor ubicada, típicamente, corriente abajo de la primera, controlada por una válvula 63 para inyectar un segundo material termoplástico 64 que proporciona una o más propiedades físicas al mango del cepillo dental y puede ser igual o diferente de cualquier otro material termoplástico anterior o subsiguiente. Los ejemplos de propiedades físicas incluyen textura, coeficiente de fricción, rigidez, suavidad, o como se ilustra en la Figura 1A, se proporcionan mediante la adición del colorante C1 al segundo material termoplástico 64 o, alternativamente, en forma directa en el parisón 51 para colorearlo con el colorante C1. En determinadas modalidades, puede haber una mecanismo adicional de inyección de material 65 controlado por una válvula 66 que inyecta un tercer material termoplástico 58, que proporciona una o más propiedades físicas al mango del cepillo dental, que pueden ser iguales o diferentes de cualquier otro material termoplástico anterior o subsiguiente, como se explicó con anterioridad. En esta instancia, tal como con el segundo material termoplástico, la propiedad física del color se proporciona mediante la adición del colorante C2 al tercer material termoplástico 58, que se extrude en la superficie externa del parisón 51 ; alternativamente, el colorante C2 puede añadirse directamente en el parisón 51 para colorearlo con el colorante C2, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 1A, donde hay un parisón 51 de múltiples capas en el que el material termoplástico coloreado 64, 58 se inyecta para formar una capa en la superficie exterior del parisón 51 en patrones secuenciales. Los colorantes C1 y C2 pueden inyectarse de manera tal de crear diferentes colores a lo largo del parisón 51 a medida que deja el extrusor 50. El extrusor puede tener más de 2 mecanismos de color 2 para crear una variedad de colores mayor aún. La Figura 1 B muestra una inyección de colorante C1 , C2 que colorea todo el parisón 51 en patrones secuenciales. La Figura 1C muestra múltiples colorantes C1 , C2 aplicados alrededor de la circunferencia del parisón 51.

Los materiales termoplásticos de los que se puede fabricar el mango de un cepillo dental están limitados por lo siguiente: (1) la resistencia a la flexión y la carga axial, (2) la dureza, por oposición a la fragilidad, (3) los requerimientos para los dispositivos médicos Clase I, (4) la compatibilidad química con una serie de cremas dentales y las sustancias químicas activas en ellas, (5) la compatibilidad química con otros componentes que, típicamente, están unidos a los mangos de los cepillos dentales, tales como etiquetas adhesivas, tintas impresas, etiquetas, elementos de agarre y lo similar, y (6) el flujo de fusión y la resistencia a la fusión compatibles con el moldeo por extrusión-soplado o el moldeo por inyección-soplado. Los materiales termoplásticos que satisfacen estos criterios y pueden usarse para fabricar mangos de cepillos dentales incluyen polipropilenos (PP); naílones (poliamidas) (PA); tereftalatos de polietileno, que incluyen tereftalatos de polietilenglicol (PET & PET-G); polietilenos de baja densidad y alta densidad (LDPE & HDPE); poliésteres (PE); polivinilcloruros (PVC), y plásticos de ingeniería, tales como acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), éter de polifenileno (PPE), óxido de polifenileno (PPO). Puede usarse cualquier subtipo de estos materiales u otros termoplásticos, que incluyen los termoplásticos de grado de moldeo por soplado, con índices de flujo de fusión entre 0.3 y 3.0 g/10 min si se usa un proceso de moldeo por soplado. Pocos materiales aparte de los termoplásticos pueden satisfacer todos los requerimientos; sin embargo, los objetos de metal moldeado por soplado son conocidos, y algunas aleaciones de zirconio pueden formarse dentro de las formas huecas empleando técnicas de moldeo por soplado.

En determinadas modalidades, pueden usarse dos o más materiales termoplásticos para producir un mango de cepillo dental, por ejemplo, un material plástico duro, tal como PP, PET, PET-G, LDPE, HDPE y una o más elastómeros termoplásticos (TPE) químicamente compatibles con el primer material. Los ejemplos de TPE incluyen estírenos (S-TPE), copoliésteres (COPE), polluretanos (TPU), poliamidas (PEBA), mezclas de poliolefinas (TPO) y aleaciones de poliolefina (TPV). Por ejemplo, se usaría un TPE a base de poliolefina, tal como TPO, con un plástico duro a base de poliolefina, tal como polipropileno, y ambos se introducen en el parisón de extrusión para formar un mango de cepillo dental que comprende porciones hechas de diferentes materiales termoplásticos conectados integralmente entre sí. Por ejemplo, en los mangos de cepillo dental, las porciones de superficie que entran en contacto con el pulgar o las puntas de los dedos pueden estar hechas de plástico suave, en tanto que las porciones restantes del mango del cepillo dental pueden estar hechas de plástico duro para otorgar suficiente rigidez al cepillo dental. El parisón extrudido hecho de diferentes materiales termoplásticos se moldea por soplado en la cavidad para crear la forma final, en donde las porciones de diferentes materiales pueden deformarse.

En determinadas modalidades de la presente invención, el mango de un cepillo dental puede estar hecho de múltiples capas de material para crear diferentes superficies táctiles en una única etapa en una sola cavidad de moldeo. Generalmente, en una modalidad de múltiples capas, se hace una capa interior o sustrato de un primer material que es el material de soporte de carga principal y es, típicamente, más grueso que las demás capas exteriores; y una capa exterior puede estar hecha de un material más suave que puede tener un coeficiente de fricción más alto con piel u otras características táctiles mejoradas.

Las capas pueden fabricarse de una de las tres maneras a continuación: (1) Pueden prepararse corriente arriba de un orificio de extrusión en el caso de moldeo por extrusión-soplado o soldadura por extrusión, en donde las capas se funden y se juntan y extruden integralmente entre sí, lo que se conoce como moldeo por extrusión-soplado de múltiples capas, por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 1A-1C, o (2) pueden moldearse por inyección entre sí, como lo enseñan las patentes europeas núms. EP 1 559 529 y EP 1559 530, y luego pueden soplarse en una segunda etapa, o (3) pueden prepararse separadamente mediante procesos distintos de extrusión y unirse entre sí únicamente durante la etapa de moldeado, en donde un parisón de material de sustrato se extrude, y un segundo material se extrude y luego se corta como parche o muestra, o alternativamente se moldea por inyección en sí mismo y luego se coloca en la cavidad de molde, lo que los experimentados en la materia conocen como etiquetado en el molde.

Para los cepillos dentales que están hecho de múltiples componentes, al menos un componente puede ser de la lista enunciada inmediatamente arriba, y un segundo material puede estar compuesto por materiales de la misma lista o por cualquier material de la lista anterior que contenga elastómero termoplástico (TPE), en la misma fracción, con el fin de permitir la adhesión activada por calor y un agarre mejorado, deflexión y coeficiente de fricción con la piel.

En el moldeo por extrusión-soplado de múltiples capas, pueden extrudirse múltiples materiales de diferentes maneras, por ejemplo, una manera en capas concéntricas, la segunda, de una manera con variación radial, y la tercera, de una manera con variación axial, en donde el material o el color varía junto con el eje de extrusión. De las tres maneras, el parisón extrudido se crea introduciendo diferentes materiales en lugares específicos y presiones de inyección corriente arriba del anillo de extrusión. Si se usa este método, pueden producirse mangos de cepillos dentales de hasta siete capas o múltiples franjas. De la tercera manera, en donde varía el material o el color a lo largo del eje de extrusión, el puerto de inyección puede abrirse y cerrarse selectivamente durante la formación de un parisón que formará un mango de cepillo dental.

Con referencia a la Figura 1 , la posición de la matriz 55 y el mandril 57 puede ser ajustable para permitir la variación del grosor de la pared del parisón 51. El termoplástico semifundido se extrude a una temperatura lo suficientemente alta como para crear una estructura amorfa homogénea en el parisón continuo pero, además, a una temperatura lo suficientemente baja como para permitir que el tubo porte algo de carga por su dirección longitudinal; dado que el parisón 51 puede colgar verticalmente del anillo de extrusión 53 o puede portarse o jalarse en una dirección que no sea hacia abajo.

El parisón 51 puede extrudirse a una velocidad suficiente como para que su temperatura por la longitud del mango del cepillo dental moldeado final no caiga por debajo de la temperatura de transición vitrea o a la temperatura necesaria para deformar el parisón mediante la presión aplicada, dado que la transferencia de calor desde el parisón 51 al aire es baja, y puede esperarse que la temperatura del parisón 51 sea estable durante más de varios segundos después de la extrusión desde el anillo 53. El área en sección transversal promedio del parisón extrudido 51 puede ser más pequeña que el área en sección transversal promedio del mango del cepillo dental resultante y hasta puede ser más pequeña que el diámetro en sección transversal del 90 % o más del mango del cepillo dental por su longitud.

Dos o más secciones de cavidad, en este caso como se ilustra en las Figuras 1 y 2, son dos secciones de cavidad 59A, 59B de moldeo por extrusión-soplado 59 construidas de manera tal que las superficies de cavidad 60A, 60B, cuando las secciones de cavidad 59A, 59B se juntan, forman una cavidad de moldeo por extrusión-soplado 61 , que en algunas modalidades puede ser un negativo aproximado de la forma de cepillo dental deseada que se creará a partir del parisón extrudido. Cada sección de cavidad 59A, 59B comprende una porción de mango 49A, una porción de cuello 49B y una porción de cabeza 49C, que se corresponden con las respectivas porciones de mango, cuello y cabeza de un cepillo dental moldeado. En esta modalidad, la sección de cavidad 59A formará la parte posterior del cepillo dental (sección de cavidad posterior), y la sección de cavidad 59B formará la parte delantera del cepillo dental (sección de cavidad delantera). Sin embargo se prevén, además, otras modalidades, que incluyen, pero no se limitan a moldes que tienen más de una sección y moldes que tienen secciones derecha e izquierda. Como se ilustra en la Figura 1 , las medias cavidades correspondientes 59A, 59B están separadas entre sí por una distancia (D) al menos mayor que el área en sección transversal del parisón 51 para permitir la introducción del parisón 51 y la colocación de un subconjunto prefabricado de manojos y cerdas (subconjunto) 170.

En determinadas modalidades, el subconjunto 170 está ubicado en la porción de cabeza 49C de la sección de cavidad delantera 59B, como se ilustra en la Figura 1. El subconjunto puede comprende un componente moldeado por inyección que tiene uno o más elementos de limpieza. Sin embargo, el subconjunto puede comprender cualquier cantidad de componentes o características, algunas de las cuales se describen más abajo. El subconjunto puede estar hecho de cualquier material sólido, que incluye termoplásticos, cauchos termofijos, metales, maderas, minerales naturales o cualquier combinación de estos que pueda soportar presiones de compresión de 280 a 1100 kPa (2.8 a 1 1 bar).

El subconjunto 180, como se ilustra en la Figura 12, 12A, puede comprender una placa 181 que tiene una forma y tamaño que se ajustan a la cabeza de cepillo dental, con uno o más elementos de limpieza 182 que se extienden desde una superficie delantera 183. El subconjunto puede brindar soporte a una pluralidad de elementos de limpieza, tales como cerdas o manojos de cerdas. I_as cerdas o manojos de cerdas pueden comprender nailon, PBT y TPE. Además de las cerdas o los manojos de cerdas, un subconjunto de la presente invención puede incluir cualquier elemento de limpieza adecuado que pueda insertarse en la cavidad bucal. Algunos elementos de limpieza adecuados incluyen elementos masajeadores elastoméricos, elementos de limpieza elastoméricos, elementos masajeadores, limpiadores de lengua, limpiadores de tejidos blandos, elementos de superficies duras, combinaciones de estos y lo similar. El subconjunto puede comprender una variedad de elementos de limpieza. Por ejemplo, el subconjunto puede comprender cerdas, elementos elastoméricos abrasivos, elementos elastoméricos en una orientación o disposición particular, por ejemplo, aletas pivotantes, copas para profilaxis dental o lo similar Algunos ejemplos adecuados de elementos masajeadores y/o elementos limpiadores elastoméricos se describen en la publicación de solicitudes de patentes de los EE. UU. núms. 2007/0251040; 2004/0154112; 2006/0272112; y en las patentes de los EE. UU. núms. 6,553,604; 6,151 ,745. Los elementos limpiadores pueden ser cónicos, escotados, ondulados, con hoyuelos, o lo similar. Algunos ejemplos adecuados de estos elementos limpiadores y/o elementos masajeadores se describen en las patentes de los EE. UU. núms. 6,151,745; 6,058,541 ; 5,268,005; 5,313,909; 4,802,255; 6,018,840; 5,836,769; 5,722,106; 6,475,553; y la publicación de solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2006/0080794. Además, los elementos de limpieza pueden estar dispuestos de cualquier manera o patrón adecuado en el subconjunto.

Nuevamente con referencia a la Figura 1 , es posible que haya un rebaje 171 en la porción de cabeza 49C de la superficie de la sección de cavidad delantera 60B para alojar los elementos de limpieza 172 del subconjunto 170 que, en esta modalidad, se extiende desde la superficie delantera 173 del subconjunto 170, en este caso una placa 174, para que la placa 174 porte cualquier carga transferida por el parisón con el que se contacta. La superficie del subconjunto 170 que se contacta con el parisón 176 está orientada hacia la cavidad interior 61 del molde 59 y alejada del rebaje 171. Una placa que comprende la porción que soporta carga puede tener un grosor de aproximadamente 0.5 mm a aproximadamente 4.0 mm o de aproximadamente 1.0 mm a aproximadamente 3 mm. Los elementos de limpieza, tales como manojos, pueden estar instalados en la placa por cualquier método conocido para los experimentados en la materia, tales como engrapado, sobremoldeo o inserción de manojos sin anclaje. En un subconjunto con manojos insertados, puede haber entre 1 y aproximadamente 100 manojos o entre aproximadamente 30 y 60 manojos.

El subconjunto 184, como se ilustra en la Figura 13, 13A, puede comprender una placa 1 86 que no tiene elementos de limpieza, así como agujeros ciegos únicamente, o hasta ni siquiera agujeros o características para unirle elementos de limpieza. En estas modalidades que tienen agujeros ciegos, la intención es añadir elementos en una etapa posterior, tal como engrapar manojos de cerdas en una etapa posterior del proceso de fabricación. De esta manera, podría usarse para el subconjunto un plástico más fuerte, diseñado para retener los manojos, y podría usarse para el resto del cepillo dental un material menos costoso o más óptimo para el moldeo por soplado. En determinadas modalidades, puede fabricarse una placa a partir de termoplástico de ingeniería, tal como polioximetileno (POM) , y el resto del cepillo dental, de polipropileno (PP). En esas modalidades, en las que nos se incluyen cerdas y agujeros ciegos en la placa durante el moldeo, los agujeros podrían perforarse en una etapa posterior de fabricación, después del moldeo del cepillo dental. En una o más modalidades, el subconjunto puede ser una forma de elemento decorativo, sin ninguna intención de incluir manojos de cerdas. Los ejemplos de esos elementos decorativos incluyen: lentes, formas moldeadas, regiones coloreadas, imitaciones de piedras preciosas, etc. En aún otras modalidades, el subconjunto puede comprender algún sistema o subsistema electrónico. Los ejemplos de sistemas electrónicos incluyen: lectoras digitales, que incluyen relojes pulsera y relojes digitales; temporizadores; alarmas; sistemas generadores de música; parlantes; baterías; resistencias; condensadores; inductores; transistores y combinaciones de estos.

Como se ¡lustra en la Figura 2, las medias cavidades se unen entre sí una vez que rodean una longitud suficiente del parisón 51 como para crear un cepillo dental. La Figura 2 muestra las medias cavidades 59A, 59B cerradas alrededor del parisón 51 para formar una cavidad de moldeo por extrusión-soplado 61. Como se ¡lustra en las Figuras 2 y 2A, el parisón 51 tiene un área en sección transversal (PACA) que es el área total de la sección transversal, tal como está definida por la superficie exterior 54 del parisón 51. La Figura 2B muestra que la cavidad de moldeo por extrusión-soplado 61 tiene área en sección transversal (ECCA), que es el área total de la sección transversal, tal como está definida por la superficie de la cavidad de moldeo por extrusión-soplado 60A, 60B. Como se ilustra en la Figura 2C, el área en sección transversal máxima ECCA de la cavidad de moldeo por extrusión-soplado 61 es mayor que el área en sección transversal máxima PACAM del parisón 51. Adicionalmente, como lo muestra la Figura 2D, para formar contornos en la cavidad de moldeo por extrusión-soplado 61 , en determinadas modalidades, un área en sección transversal máxima ECCAM está bordeada a lo largo del eje longitudinal LEM del molde para moldeo por extrusión-soplado 59 por áreas en sección transversal ECCAL ECCA2, cada una de las cuales tiene un área más pequeña que el área en sección transversal máxima ECCAM- En determinadas modalidades, los contornos pueden formarse, además, en la cavidad de moldeo por extrusión-soplado 61 al tener un área en sección transversal mínima ECCAMN bordeada a lo largo del eje longitudinal LEM del molde para moldeo por extrusión-soplado 59 por áreas en sección transversal ECCA3, ECCA4, cada una de las cuales tiene un área más grande que el área en sección transversal mínima ECcAMN- Las Figuras 2 y 3 muestran que una vez que las medias cavidades 59A, 59B se han cerrado alrededor del parisón 51 , se produce presión diferencial entre la cavidad interior 52 y la superficie exterior 54 del parisón 51 , ya sea por la aplicación de presión por encima de la presión atmosférica (positiva) a la cavidad interior del parisón 52, o presión por debajo de la presión atmosférica (negativa o vacío) a la superficie exterior 54 (entre la pared del parisón y la pared interior de la cavidad). Esta presión diferencial hace que el parisón 51 se expanda y aumente en el área en sección transversal hasta que contacta la superficie de la cavidad 60A, 60B, en cuyo punto la velocidad de enfriado de la porción del parisón moldeado 51 aumenta sustancialmente.

Una porción de la superficie exterior del parisón contactará el subconjunto en lugar de contactar la pared de la cavidad. El parisón se deformará sustancialmente alrededor del subconjunto. En determinadas modalidades, cuando se usa presión positiva, que se encuentra, típicamente, entre aproximadamente 280 kPa (2.8 bar) y aproximadamente 1 100 kPa (1 1 bar) y es una presión bastante baja, es posible que la deformación del parisón no deforme sustancialmente el subconjunto ni lo dañe.

El subconjunto puede tener forma convexa en la superficie que contacta el parisón para impedir que se entrampe aire entre el parisón y el subconjunto. La superficie del subconjunto que contacta el parisón puede tener una forma tal que el contacto entre el parisón y el subconjunto comienza en una punta y crece en forma continua en el área a lo largo del proceso de soplado.

En determinadas modalidades, como se ilustra en la Figura 14A, un subconjunto 191 ubicado en la cavidad 195 antes del soplado del parisón 192 puede unirse químicamente a una superficie exterior del parisón 192 durante el soplado del parisón calentado 192. Por ejemplo, al menos una porción de una superficie que contacta el parisón, tal como la superficie del subconjunto que contacta el parisón, puede estar hecha de polipropileno, y el parisón puede, además, estar hecho de polipropileno, de manera tal que la unión intrínseca se produce entre los dos cuando el parisón de alta temperatura contacta la superficie del subconjunto que contacta el parisón. Una vez que está soplado totalmente, el parisón 192 se une químicamente para contactar las superficies entre el parisón y el subconjunto 191 que están expuestas al parisón en la cavidad, como se ilustra en la Figura 14B. Para estimular la unión química, la temperatura del parisón puede encontrarse entre aproximadamente 120 °C y aproximadamente 280 °C o de aproximadamente 140 °C a aproximadamente 250 °C, y el subconjunto puede encontrarse de aproximadamente 0 °C a aproximadamente 150 °C cuando está ubicado en la cavidad.

En determinadas modalidades, el subconjunto puede estar formado de manera tal de tener una o más características mecánicas que el parisón, al expandirse, puede formar alrededor o dentro de él para crear sujeción mecánica, tal como, por ejemplo, muescas, salientes, agujeros o labios. Por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 15A, 15B, el subconjunto 201 se forma de manera tal que el parisón 202 que lo rodeará después del soplado (Figura 15B) contendrá cortes sesgados 203, por ejemplo, para permitir que materiales no compatibles o disímiles estén comprendidos en el subconjunto y el parisón. En este caso, se crea una unión mecánica entre el parisón o el cuerpo del cepillo dental y el subconjunto sin que haya necesariamente una unión química entre los dos plásticos. En este caso, los dos plásticos pueden ser similares químicamente, pero no es necesario que lo sean.

El subconjunto puede ser un manojo de cerdas fusionado, como se ilustra en la Figura 16A, donde las cerdas 211 se unen entre sí en alguna etapa de fabricación anterior y están unidas o fusionadas entre sí en la forma de un manojo 217 que tiene un extremo fusionado 216 cuya forma crea calado positivo 213 y calado negativo 214 a lo largo del eje de las cerdas 211. En la Figura 16B, un manojo 217 está ubicado en la cavidad de molde 219 y, a medida que el parisón 218 se expande, se crea un corte sesgado 215 alrededor del extremo fusionado 216 del manojo 217 al transferir el parisón 218 que se expande, que llena sustancialmente la cavidad de molde 219. En determinadas modalidades, como se ilustra en las Figura 17A y 17B, una disposición o patrón de múltiples subconjuntos de manojos fusionados 221 puede estar ubicada dentro de la cavidad de molde 223 que, junto con el parisón 224, comprende la cabeza con manojos insertados de un cepillo dental.

Uno o varios subconjuntos pueden estar ubicados en un accesorio de cavidad, como se ilustra en las Figuras 18A y 18B; el accesorio de cavidad 231 está instalado en la cavidad de molde 233 y se retira luego de cada ciclo de moldeado. En esta modalidad, los accesorios de cavidad 231 pueden usarse, además, como elementos portadores para facilitar la carga de subconjuntos 232 fuera de línea desde el proceso de moldeo por soplado.

En estas modalidades, en las que se introduce presión positiva en el interior del parisón, que puede encontrarse dentro del intervalo de aproximadamente 2800 kPa (2.8 bar) a 1100 kPa (11 .0 bar), debería haber comunicación continua desde el interior del parisón hacia una fuente de fluido a alta presión. En ellas, el fluido puede incluir aire u otros gases, tales como nitrógeno. En determinadas modalidades, esta comunicación puede proporcionarse cortando la porción del parisón encerrada en la cavidad y soplando un fluido, tal como aire, a través del agujero resultante, desde una fuente o reservorio presurizado. En determinadas modalidades, puede usarse una aguja para hacer un agujero en la pared del parisón e inyectar aire con alta presión a través del agujero. En aún otras modalidades, el aire puede dirigirse o guiarse a través del agujero en la parte superior del parisón, que es el resultado de cortar la porción del parisón mantenido dentro de la cavidad. En esta modalidad, además, puede resultar deseable ampliar este agujero soplando aire antes de la inyección con una tobera de aire dentro del parisón, lo que resulta conocido para los experimentados en la materia para proporcionar aires de soporte.

En determinadas modalidades, donde se introduce presión negativa entre la superficie exterior de la pared del parisón y la superficie de la cavidad, puede crearse un vacío parcial, en donde el vacío varía de aproximadamente 10 kPa (0.1 bar) a aproximadamente 100 kPa (1.0 bar) por debajo de la presión atmosférica o de aproximadamente 30 kPa (0.3 bar) a aproximadamente 70 kPa (0.7 bar) por debajo de la presión atmosférica. Este vacío puede comunicarse desde una fuente externa a la cavidad entre la superficie exterior de la pared del parisón y la superficie de la cavidad.

En una modalidad, se hacen uno o más agujeros pequeños a través de la pared de la cavidad a la fuente externa para permitir esta comunicación. La viscosidad relativamente baja del aire combinada con el pequeño volumen de aire para extraer permite que el o los agujeros sean lo suficientemente pequeños como para que el material en la pared del parisón que se ponga en contacto con el o los agujeros no los deforme sustancialmente.

En determinadas modalidades, una o más porciones de la cavidad de molde del cepillo dental tiene áreas en sección transversal más pequeñas que el área en sección transversal del parisón, por lo que estas porciones de compresión de un cepillo dental pueden formarse puramente por compresión de las medias cavidades de molde durante el cierre. Esta porción de compresión del molde puede incluir o no la porción que contiene el subconjunto. Aplicar presión diferencial mediante fluido puede ayudar a formar esta porción de compresión, puede ayudar a llenar la cavidad por completo o ambas. La porción de compresión del cepillo dental puede, por ejemplo, contener la geometría que se usa para cerrarse a presión, atornillarse o unirse de cualquier otra forma a un componente separado del cepillo dental, tal como un elemento decorativo o de agarre en otro lado del cepillo dental. La porción de compresión del cepillo moldeado resultante puede contener líneas de pliegue y material aplanado unido donde el parisón está comprimido las paredes de la cavidad fuera del la porción de compresión de la cavidad. Este material adicional se denomina rebaba y, generalmente, se quita o se corta naturalmente del resto del cepillo dental moldeado. El corte o remoción de la rebaba algunas veces deja un vestigio o rastro en el cepillo dental.

A medida que el parisón 51 se enfría bajo la presión diferencial, se produce la forma final de un cepillo dental que, en algunas modalidades, como se ilustra en la Figura 3A, es un cepillo dental con una cabeza integrada y manojos insertados instalados por medio del uso del método de ensamblado en el molde descrito anteriormente.

Las medias cavidades 59A, 59B, como se ilustra en las Figuras 4 y 5, se abren, se separa el cepillo dental 56 y se retiran de la cavidad de moldeo por extrusión-soplado 61.

En determinadas modalidades de la invención, las capas adicionales del cepillo dental hueco pueden añadirse por el método de etiquetado en el molde (IML). IML se usa para colocar y posicionar las etiquetas, tales como etiquetas de TPE, en una o más ubicaciones específica en la superficie del cepillo dental. IML es la inclusión de uno o más componentes flexibles, pero sólidos, fabricados previamente que formarán una parte intrínseca del cepillo dental al unirse y adaptarse estrechamente a la superficie exterior de la parte moldeado por soplado. Puede usarse IML para mejorar la apariencia cosmética, textura, sujeción, sensación, fricción, coeficiente de fricción o suavidad del cepillo dental, por ejemplo, mediante el uso de vacío para asegurar las etiquetas en posición en la pared de la cavidad interior del molde antes del moldeo o mediante el uso de vacío o puertos de respiradero para proporcionar tanto el posicionamiento de la etiqueta en la parte como la textura a la superficie táctil exterior de la porción IML del cepillo dental. El grosor y la durometría del TPE se seleccionan como para permitir que el TPE se deforme sustancialmente y se vuelva a fundir al menos parcialmente en la superficie de contacto con el parisón, de manera tal que el etiquetado alrededor de una esquina del compuesto puede lograrse con resultados cosméticos satisfactorios.

Las etiquetas pueden incluir elementos decorativos, elementos suaves al tacto (con una durometría Shore A de aproximadamente 20 y Shore A de aproximadamente 90), áreas de agarre, características texturadas, elementos de autocuración, ubicación de la marca o logotipo, materiales duros, accesorios con manojos insertados o elementos de propósitos múltiples. Además, las etiquetas pueden hacerse con una relación de área de superficie táctil a volumen (relación TSAV) que sea, típicamente, mayor que la que es posible lograr mediante moldeo por inyección. TSAV de una etiqueta se define en la presente como la relación entre el área de superficie visible o posible de tocar por el usuario con respecto al volumen de la etiqueta desplazado u ocupado. Por ejemplo, un accesorio puede tener un grosor de aproximadamente 0.1 mm a aproximadamente 0.4 mm y un área en sección transversal táctil mayor que aproximadamente 400 mm2. Esta etiqueta tendría, por lo tanto, una TSAV de 10 mm 1 a 2.5 mm"1. Para segundos componentes moldeados por inyección, es difícil de lograr una TSAV mayor que 2.0 mm"1, en tanto que un TSAV de etiquetado en el molde de > 10 mm"1 es de práctica. Una TSAV alta es una ventaja distintiva para los materiales cuyo beneficio primario se deriva de características de superficie, tales como coeficiente de fricción, color, textura de superficie u otra decoración.

En determinadas modalidades, en un cepillo dental de múltiples capas hecho mediante IML, el grosor de las etiquetas es lo suficientemente delgado como para deformarse sustancialmente durante la etapa de moldeo por soplado, de manera tal que las etiquetas se adaptan a la forma tridimensional o a los contornos de la cavidad de moldeo y retienen la forma después de retirar el cepillo dental del molde. En determinadas modalidades, las etiquetas hechas de un material a base de TPE pueden tener un grosor menor que 0.30 mm, 0.25 mm, 0.20 mm o 0.10 mm. Por ejemplo, las etiquetas hechas de TPE a base de polipropileno dentro del intervalo de Shore A 30-50 pueden tener un grosor menor que 0.25 mm cuando la pared de la parte de polipropileno es de 1-3 mm de grosor para asegurar la adecuada adaptación a los contornos de la cavidad de molde, que tienen radios de curvatura menores que 0.5/mm.

En otra modalidad de un cepillo dental de múltiples capas hecho mediante etiquetado en el molde, las etiquetas tienen un grosor que les permite adherirse químicamente al fundirse nuevamente en el parisón soplado durante el moldeo por soplado, pero no se deforman sustancialmente en la superficie exterior. En algunos casos de esta modalidad, las etiquetas pueden textu rizarse previamente en una etapa de extrusión anterior mediante grabado, o en una etapa de moldeo por inyección. En esta modalidad, las etiquetas pueden ser más gruesas que 0.25 mm, 0.30 mm o 0.40 mm.

En aún otra modalidad de un cepillo dental de múltiples capas hecho mediante IML, el grosor de las etiquetas es lo suficientemente delgado, por ejemplo, más grueso que 0.10 mm, 0.15 mm o 0.2 mm, como para deformarse sustancialmente durante la etapa de moldeo por soplado para que las etiquetas se adapten y retengan la macroestructura o la macrotextura de la superficie del molde, pero que no sean tan delgadas que retengan la microestructura de la superficie del molde. En este caso, la macroestructura se define de manera tal de comprender textura o características en una escala de longitud mayor que 0.1 mm, tales como nervaduras, protuberancias, depresiones o salientes táctiles; y microestructura se define de manera tal de comprender textura o características en una escala de longitud menor que 0.01 mm, tales como texturas granalladas, texturas mate, líneas testigo o líneas divisorias. En esta modalidad, las etiquetas deben ser más gruesas que 10 mm.

En determinadas modalidades de la presente invención, las etiquetas de TPE se cortan a troquel. En otras modalidades de la invención, las etiquetas de TPE se moldean por inyección en una primera etapa separada y se insertan en la cavidad de moldeo por soplado en una segunda etapa separada.

Las etiquetas pueden, además, estar decoradas o impresas previamente, antes de la colocación durante el moldeo. La impresión puede hacerse en la superficie exterior de la etiqueta o, si la etiqueta es transparente o translúcida, puede hacerse en la superficie interior de la etiqueta que estará en contacto con la superficie exterior del cepillo dental. En esta modalidad, la superficie interior de la etiqueta impresa puede aislarse del usuario, de sustancias químicas y de agua, lo que proporciona un mayor durabilidad.

Además del etiquetado en el molde (IML) asistido con vacío, hay una cantidad de métodos en virtud de los cuales es posible añadir decoración a un cepillo dental. Por ejemplo, puede envolverse un manguito retráctil alrededor de un cepillo dental o de una porción de este, como en el caso de un mango de cepillo dental, encogido mediante la aplicación de calor, vapor o ambos para formar un manguito decorativo ajustable a la forma, que está estrechamente unido al mango. Este manguito puede tener un extremo envuelto sobre un hombro al que está unida una porción de cabeza o de cabeza y cuello. Además, el manguito puede tener el otro extremo metido debajo de una tapa, para lo que está diseñada la porción moldeada del mango. Esto puede servir para sellar uno o ambos bordes abiertos del manguito retráctil y protegerlos del ingreso de agua u otros contaminantes, o simplemente puede contribuir con la decoración, el diseño y la sensación en la mano. Uno, ninguno o ambos extremos del mangüito pueden estar metidos o contenidos debajo de una parte unida separadamente, tal como una cabeza o tapa.

En otra modalidad, la decoración puede imprimirse directamente sobre la superficie de un cepillo dental luego de la operación de moldeo por soplado. La impresión de decoración puede llevarse a cabo, además, en el parisón después de la extrusión, pero antes de la operación de soplado para aprovechar la naturaleza reglada simple de la superficie exterior del parisón extrudido antes del soplado en una superficie compuesta que sería difícil o imposible de imprimir eficazmente.

Los moldes de moldeo por extrusión-soplado pueden estar dispuestos en al menos tres configuraciones de fabricación en gran escala: en una primera configuración, los moldes se transportan por una rueda; en una segunda configuración, los moldes se mueven a lo largo de bandas de rodamiento opuestas (sistema de orugas), y en una tercera configuración de transporte, los moldes se abren y cierran alrededor de parisones extrudidos. Debe destacarse que, si bien las Figuras 6 y 7 muestran un parisón extrudido que entra en los moldes de moldeo por soplado, pueden usarse las mismas configuraciones de moldeo por soplado en un método de moldeo por inyección-soplado, en donde una preforma entraría en un molde por soplado en lugar de un parisón extrudido. En el caso del moldeo por inyección-soplado, la preforma puede llevarse directamente desde una cavidad de moldeo por inyección a una cavidad de moldeo por soplado mientras está caliente; puede llevarse desde la cavidad de moldeo por inyección a almacenar, luego de recalentarla en una etapa intermedia, y, posteriormente, a la cavidad de moldeo por soplado; los experimentados en la materia conocen esto como moldeo por inyección-soplado con recalentamiento.

En la configuración de rueda, como se ilustra en la Figura 6, las medias cavidades 75 del molde por soplado 71 se montan en pares que se corresponden en un sistema de rueda 70, de manera tal que la dirección de extrusión del parisón 73 es, aproximadamente, la tangente del borde exterior de la rueda 77. Un extrusor 72 puede extrudir el parisón 73 sustancialmente hacia arriba, en contra de la gravedad, sustancialmente hacia abajo, en coincidencia con la gravedad, o en cualquier dirección entre ellas. Las medias cavidades 75 se mueven en relación mutua prácticamente en una dirección para abrirse, como se ilustra en la Figura 6A, y en la dirección opuesta para cerrarse, como se ilustra en la Figura 6B, para producir un molde por soplado 71 , en el que esta dirección es paralela al eje de la rueda 77 y ortogonal a la dirección de extrusión del parisón 73. De esta manera, las medias cavidades 75 pueden cerrarse sobre el parisón 73 cuando la dirección longitudinal de la cavidad de moldeo por soplado 79 es aproximadamente paralela a la dirección de extrusión del parisón 73.

En esta modalidad, el anillo de extrusión del parisón 81 es fijo, y la rueda 77 gira para mover un parisón 73 sellado en un molde por soplado 71 fuera del trayecto para dar cabida a la extrusión adicional del parisón 73 para que el siguiente par de cavidades 75 vaya a su lugar. A medida que se mueve el molde por soplado 71 que contiene un parisón 73 sellado, se introduce presión diferencial para expandir la pared del parisón hasta las paredes interiores de la cavidad de moldeo por soplado 79, y el parisón 73 se enfría. Después de una duración específica de tiempo y rotación de la rueda 77, las medias cavidades 75 se abren, y el cepillo dental 83 prácticamente formado se extrae o se expulsa de las medias cavidades 75. De esta manera, las extrusión del parisón 73 es prácticamente continua. Las cavidades en la rueda pueden ser prácticamente idénticas entre sí o pueden variar en cuanto a forma para permitir que se forme una variedad de diseños a partir del mismo equipo sin que sea necesario parar la línea o hacer alguna conversión.

En una segunda modalidad, como se ilustra en la Figura 7, las medias cavidades 91 están dispuestas en bandas de rodamiento opuestas, 105 algunas veces denominadas bandas tipo oruga, que giran en direcciones opuestas y permiten que las medias cavidades 91 se mantengan en contacto de correspondencia entre sí para producir un molde por soplado 92 donde se transfieren dos o más moldes por soplado 92 en una secuencia desde un primer lugar 93 donde el parisón 95 se extrude y es capturado por un par de cavidades abiertas 97 hasta un segundo lugar 96 donde se introduce presión diferencial al molde por soplado 92. El parisón 95 se extrude entre dos medias cavidades 91 abiertas correspondientes, en movimiento continuo, que se cierran entre sí en un primer lugar 93 por la acción de una banda de rodamiento 105 en la que se desplazan. Las medias cavidades 91 están orientadas en la banda de rodamiento 105 de manera tal que la dirección longitudinal del cepillo dental es prácticamente paralela a la dirección de extrusión del parisón. Cuando las medias cavidades 91 están completamente selladas, se crea presión diferencial, como se describió anteriormente, ya sea mediante presión positiva, presión negativa o una combinación de ambas. El parisón se expande hasta que alcanza las paredes interiores de la cavidad de moldeo por soplado, punto en el que aumenta sustancialmente el enfriado del parisón. Cuando el parisón se ha enfriado lo suficiente como para mantener su forma, las medias cavidades 91 se abren por acción de la banda de rodamiento 105 en la que siguen, y el cepillo dental formado se expulsa. Las medias cavidades 91 se separan entre sí y regresan al primer lugar 93 junto con la mitad posterior de la banda de rodamiento continua giratoria 105.

En una configuración de cavidades transportadas, como se ilustra en la Figura 8A, se montan medias cavidades 91 en pares correspondientes para producir un molde por soplado 92, donde dos o más moldes por soplado se transfieren en una secuencia desde un primer lugar (A) donde el parisón 95 se extrude y es capturado por un molde por soplado 92 hasta un segundo lugar (B) donde se introduce presión diferencial al molde por soplado 92. En el primer lugar (A), el molde por soplado 92 se mantiene prácticamente inmóvil mientras el parisón 95 se extrude en el molde por soplado 92. Cuando el parisón 95 se ha extrudido en la cavidad de molde por soplado 92, el molde por soplado se desplaza al segundo lugar (B). En el segundo lugar (B) se introduce una presión diferencial en el molde por soplado 92 mediante presión positiva, presión negativa o una combinación de ambas, por ejemplo, típicamente, mediante presión positiva a través de una tobera de soplado o de una aguja de soplado. El parisón 95 se expande en diámetro hasta que alcanza la pared de la cavidad, punto en el que aumenta sustancialmente el enfriado del parisón 95. El molde por soplado 92 sellado y presurizado, típicamente, se mantiene prácticamente inmóvil durante la creación de la presión diferencial y el enfriamiento del parisón 95 hasta que el parisón 95 se haya enfriado por debajo de su temperatura de transición vitrea o temperatura de deflexión térmica, hasta un grado que su forma se haya solidificado. Cuando el parisón 95 se ha enfriado lo suficiente como para mantener la forma, las medias cavidades 91 se abren, y se expulsa el cepillo dental formado, posiblemente en el segundo lugar (B) o, en algunas modalidades, después de moverse a un tercer lugar. Las mitades de cavidad 91 se separan entre sí y regresan a la primera posición (A).

En cualquiera de las modalidades de moldeo por extrusión-soplado, es posible aumentar la velocidad de producción y, así, la eficacia del equipo, al extrudir más de un parisón simultáneamente en dirección paralela y estrecha cercanía al primer parisón. Por ejemplo, cada parisón puede estar contenido enteramente dentro de su propia cavidad, aunque medias cavidades no correspondientes, pero adyacentes pueden estar cortadas dentro del mismo molde. Esto permite una producción más eficiente, dado que una porción desproporcionadamente grande del gasto de un sistema de moldeo por extrusión-soplado está dirigida al sistema de manejo de las cavidades, tal como ruedas, transportes o banda de rodamiento de tipo oruga. En una modalidad de extrusión de múltiples parisones, los parisones son suministrados por el mismo extrusor, que separa con un distribuidor en múltiples parisones. En una segunda modalidad, los parisones son alimentados por extrusores separados. Esta segunda modalidad resuelve el problema de la producción simultánea de múltiples colores de artículos, tales como cepillos dentales, porque simplifica el manejo posterior a la producción y la instalación de cepillos dentales en envases con múltiples artículos, en donde no se desea que todos los cepillos dentales sean del mismo color.

En el moldeo por extrusión-soplado, hay, típicamente, un porcentaje más alto de material de descarte que en el moldeo por inyección o en el moldeo por inyección-soplado, debido al material extra del parisón que hay entre los artículos moldeados. El cierre de los moldes por soplado pellizca el parisón en la parte superior y la parte inferior y, en algunos casos, donde el área en sección transversal final del cepillo dental es menor que el área en sección transversal del parisón en los lados, lo que genera rebaba, como se describió anteriormente. Esta rebaba, típicamente, se recorta después de completada la operación de formación. Para resolver el problema de la rebaba, se pueden moldear dos cepillos dentales enfrentados entre sí a través del plano normal con respecto al eje longitudinal en una cavidad única, y se pueden separan mediante ribeteado después de completada la operación de formado. En esta modalidad, la presión diferencial puede aplicarse de cualquier manera descrita, aunque puede aplicarse como presión positiva mediante inyección con aguja entre los dos cepillos dentales. Las partes moldeadas de esta manera pueden describirse como un "beso".

Además, en cualquier modalidad de moldeo por soplado, tal como la que se ilustra en las Figuras 6-8, las cavidades de moldeo por soplado pueden diferir de un molde por soplado al siguiente, de manera tal que un solo proceso puede producir múltiples cepillos dentales diferentes en una secuencia directa. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 17, los moldes por soplado 121 , 123, 125, 127 montados en una configuración de rueda tienen una serie de cavidades de diferente forma 121 A, 122A, 123A, 124A para crear cepillos dentales 129 con formas diferentes.

Más aún, en cualquier modalidad de moldeo por soplado, tal como la que se ilustra en las Figuras 6 y 7, la configuración de moldeo por soplado puede incluir un mecanismo accesorio 142 de etiquetas, tal como un brazo servocontrolado o un brazo robótico, como se ilustra en la Figura 10.

En determinadas modalidades, el mecanismo accesorio puede contener múltiples etiquetas; por ejemplo, como se ilustra en la Figura 10, el mecanismo accesorio 18 incluye múltiples etiquetas L1 , L2, L3. Las etiquetas L2 pueden colocarse dentro de las medias cavidades 141 abiertas mediante un mecanismo de manejo y alimentación 143. Pueden colocarse una o más etiquetas L,, L2 dentro de una cavidad 145 al mismo tiempo para formar cepillos dentales 147, 148, 149 que tienen diferentes etiquetas L2, L3. Las etiquetas pueden tener diferentes formas, grosores, colores, texturas, materiales e impresiones. Las etiquetas se mantienen, típicamente, dentro de la cavidad de herramienta mediante vacío y pueden mantenerse en áreas de estrecha curvatura mediante fricción y flexión solamente. En determinadas modalidades, hay de aproximadamente una a diez etiquetas por molde o de aproximadamente una a tres etiquetas por molde. En determinadas modalidades, las etiquetas pueden estar expuestas en la superficie exterior de un cepillo dental; o parcial o totalmente incrustadas dentro del parisón; o cualquier combinación de estos. Por ejemplo, una etiqueta puede estar total o parcialmente incrustada en un cepillo dental transparente o translúcido de manera tal que aún se pueda ver, o una etiqueta puede estar expuesta en la superficie del cepillo dental para verla.

A medida que el cepillo dental deja el equipo de fabricación, el cepillo dental puede posteriormente procesarse, decorarse, ensamblarse con otras partes y envasarse.

La Figura 11 muestra un envase que contiene una variedad de cepillos dentales 161 , 163, 165, 167, cada uno de los cepillos dentales tiene una forma, color o combinación de colores individual y diferente C1 , C2, C3, C4 y las etiquetas U, L5, L6.

La Figura 9 muestra una modalidad de un artículo para el cuidado personal que puede producirse por medio del uso de uno o más métodos de la presente invención, en este caso, un cepillo dental 310 que tiene una cabeza 320, cuello 330, mango 340, extremo de mango 342 y extremo de cabeza 222. El cepillo dental 310 puede estar formado unitariamente como una sola pieza y comprender una cavidad interior 360 y una superficie exterior 312, en donde la superficie exterior 312 varía en área en sección transversal (OSCA), que es el área total de sección transversal, como se define por la superficie exterior 312, a lo largo del eje longitudinal L de cepillo dental 310, como se ilustra en la Figura 19A; en esta modalidad, el mango 340 tiene, prácticamente, forma de reloj de arena. La cavidad interior 360 tiene una superficie de cavidad interior 362, en donde esa superficie de cavidad interior 362 varía en el área en sección transversal (ICCA) a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental. Como se ilustra en la Figura 19, en determinadas modalidades, la cavidad interior 360 del cepillo dental 310 tiene un área en sección transversal mayor ICCAG bordeada a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 310 por las áreas en sección transversal ICCAI, ICCA2 que tienen un área más pequeña que el área en sección transversal mayor ICCAG, para formar un contorno. Una cavidad interior 360 del cepillo dental 310 puede tener, además, un área en sección transversal menor ICCAL bordeada a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 310 por áreas en sección transversal ICCA3, ICCA4 que tienen un área mayor que el área en sección transversal menor ICCAL. para formar un contorno. En otra modalidad, el área en sección transversal en el extremo del mango del cepillo es más pequeña que al menos una o más áreas en sección transversal a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 310.

Más aún, como se ilustra en las Figuras 19, 19A y 19B, en determinadas modalidades, la superficie de cavidad interior 362 varía en el área en sección transversal proporcionalmente con respecto a las variaciones en el área en sección transversal de la superficie exterior 312 a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 310, excepto en el extremo de la cavidad interior a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 310. Como se ilustra en la Figura 19, la cabeza 320 y al menos una porción del cuello 330 a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 310 puede ser prácticamente sólido o, como se ilustra en la Figura 20, en un cepillo dental 400, la cavidad interior 410 puede extenderse desde el mango 440 hasta dentro del cuello 430, pero sin pasar dentro de la cabeza 420 del cepillo dental 400, como lo determina un primer agujero de manojo 432 más cercano al extremo del mango 442 del cepillo dental 400. En determinadas modalidades, la cavidad interior se extiende al menos parcialmente dentro de la cabeza del cepillo dental. En determinadas modalidades, el porcentaje de volumen vacío de aire con respecto al mango y cuello del cepillo varía de aproximadamente 50 % a aproximadamente 70 % o de aproximadamente 55 % a aproximadamente 70 %; lo que significa que se ahorra el mismo porcentaje de material en comparación con un cepillo dental sólido con forma y tamaño igual o similar. La Figura 20A es una vista en sección transversal longitudinal del cepillo dental 400 de la Figura 2 que muestra un subconjunto 450 en la cabeza del cepillo dental.

En determinadas modalidades, el grosor de la pared de la porción hueca, como se determina por la distancia entre la superficie exterior del cepillo dental y la superficie de la cavidad interior, puede estar distribuido uniformemente y ser tan delgado como de aproximadamente 0.9 a aproximadamente 1.1 mm. En determinadas modalidades, el grosor de pared promedio de la porción hueca del cepillo dental es de aproximadamente 1.0 mm, y la desviación estándar del grosor es de aproximadamente 0.25 mm, que es solo aproximadamente 25.3 % del grosor promedio. En determinadas modalidades, el grosor de la pared de la porción hueca varía de aproximadamente 1.0 a aproximadamente 3.5 mm. En determinadas modalidades, el grosor de pared promedio de la porción hueca es de aproximadamente 1.80 mm, y la desviación estándar del grosor de la pared es de aproximadamente 0.44 mm, que es solo aproximadamente 23.4 % del grosor promedio. En determinadas modalidades, el grosor de pared promedio de la porción hueca del cepillo dental puede ser de aproximadamente 1.0 mm a aproximadamente 2.5 mm, en donde el cepillo dental es lo suficientemente fuerte como para tener la rigidez necesaria para el uso y todavía ahorra suficiente material.

Las dimensiones y los valores descritos en la presente descripción no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En lugar de eso, a menos que se especifique de cualquier otra manera, cada una de esas dimensiones se referirá tanto al valor mencionado como a un intervalo funcionalmente equivalente que comprende ese valor. Por ejemplo, una dimensión expresada como "40 mnrT se entenderá como "aproximadamente 40 mm".

Todos los documentos citados en la presente descripción, incluso toda referencia cruzada o solicitud o patente relacionada, se incorporan en su totalidad en la presente descripción como referencia a menos que se excluyan o limiten expresamente de cualquier otra forma. La mención de cualquier documento no es una admisión de que constituye una materia anterior respecto a cualquier invención descrita o reivindicada en la presente descripción o que por sí sola, o en cualquier combinación con alguna otra referencia o referencias, enseña, sugiere o describe dicha invención. Además, en el grado en que cualquier significado o definición de un término en este documento contradiga cualquier significado o definición del mismo término en un documento incorporado como referencia, el significado o definición asignado a ese término en este documento deberá regir.

Aunque modalidades particulares de la presente invención han sido ilustradas y descritas, será evidente para los experimentados en la materia que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Por lo tanto, en las reivindicaciones anexas se pretende cubrir todas aquellas modificaciones y cambios que queden dentro del alcance de esta invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para moldear por extrusión-soplado un cepillo dental; el método comprende: a) proporcionar un moldeo por extrusión-soplado que tiene un eje longitudinal y una cavidad; la cavidad tiene una porción de mango, una porción de cuello, una porción de cabeza y una superficie que define un área en sección transversal; caracterizado porque la cavidad tiene al menos un área en sección transversal máxima, bordeada por dos áreas en sección transversal más pequeñas a lo largo del eje longitudinal del moldeo por soplado o un área en sección transversal mínima, bordeada por dos áreas en sección transversal más grandes a lo largo del eje longitudinal del moldeo por soplado; b) proporcionar un subconjunto ubicado en la porción de cabeza de la cavidad; c) extrudirun parisón que comprende un material termoplástico, el parisón incluye una cavidad interior y una superficie exterior, en donde la superficie exterior define un área en sección transversal del parisón; d) expandir el parisón mediante el uso de un fluido para contactar la superficie de la cavidad y el subconjunto para producir el mango de un cepillo dental que tiene una cavidad interior.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el subconjunto comprende una superficie delantera y una superficie que contacta el parisón.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado además porque el subconjunto comprende al menos un elemento de limpieza que se extiende desde la superficie delantera.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado además porque al menos un elemento de limpieza se extiende dentro de un rebaje ubicado en la porción de cabeza de la cavidad.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, caracterizado además porque la superficie del subconjunto que contacta el parisón tiene forma convexa.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -5, caracterizado además porque el parisón y el subconjunto comprenden el mismo material termoplástico.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -6, caracterizado además porque el subconjunto comprende un dispositivo mecánico.

8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, caracterizado además porque el área en sección transversal de la cavidad de moldeo por extrusión-soplado es menor que el área en sección transversal del parisón.

9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -8, caracterizado además porque el área en sección transversal máxima de la cavidad de moldeo por extrusión-soplado es mayor que el área en sección transversal del parisón.

10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -9, caracterizado además porque el moldeo por extrusión-soplado incluye una etiqueta antes de la extrusión del parisón.

11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -10, caracterizado además porque el parisón comprende un primer material termoplástico y un segundo material termoplástico.

12. Un cepillo dental producido mediante cualquiera de las reivindicaciones 1 -1 1 , que comprende: a) una cabeza, cuello, mango, extremo de mango, extremo de cabeza, superficie exterior, cavidad interior y eje longitudinal; b) la cavidad interior que tiene una superficie que define un área en sección transversal; caracterizado porque la cavidad interior tiene al menos un área en sección transversal mayor, bordeada por dos áreas en sección transversal menores a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental o un área en sección transversal menor, bordeada por dos áreas en sección transversal mayores a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental; c) la superficie exterior define un área en sección transversal de superficie exterior; d) una pared formada a partir de la superficie de cavidad externo y la superficie de cavidad interior; e) un subconjunto ubicado en la cabeza; caracterizado porque el cepillo dental comprende un solo componente unitario.