MX2014006106A - Metodo para producir un cepillo dental que tiene una cavidad interior. - Google Patents

Abstract

Métodos para elaborar un artículo para el cuidado personal como un cepillo dental que tiene 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 como cepillos dentales que tienen una cavidad interior.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los cepillos dentales se elaboran, típicamente, mediante el uso de un proceso de moldeo por inyección. Dicho proceso de moldeo por inyección se caracteriza por proveer un molde en la forma del cepillo dental e inyectar el plástico fundido a través de una tobera de canal caliente dentro del molde. El cepillo dental se enfría, después, y se expulsa del molde. Por ejemplo, la patente de los EE. UU. núm. 5,845,358 muestra dicho cepillo dental que se elaboró mediante moldeo por inyección. Una de las limitaciones de los procesos de moldeo por inyección convencional es que los mangos con un diámetro grande y, especialmente, mangos grandes que tienen contornos sustanciales a lo largo del largo no se pueden elaborar de manera eficiente.

Los cepillos dentales con mangos de diámetros aumentados proveen ventajas considerables, por ejemplo, pueden proveer un área de agarre aumentada para niños que aumenta la habilidad de los niños para sostener y usar los cepillos dentales; además, la gente con discapacidad como artritis tiene, algunas veces, dificultad al manipular los cepillos dentales debido a la dificultad al doblar las articulaciones en las manos. Dichas dificultades se atenúan, considerablemente, por medio de los cepillos dentales que tienen mangos de diámetros aumentados. Adicionalmente, los mangos de sección transversal más larga en los cepillos dentales son mejores para el usuario desde un punto de vista ergonómico.

Desde un punto de vista ergonómico son mejores los mangos que tienen contornos caracterizados por una o más variaciones considerables en un área transversal, que incluyen un área transversal aumentada y disminuida, a lo largo del eje largo o mayor del cepillo. Dicha variación en el área transversal permite al usuario tener un mejor agarre y manejo del cepillo durante el uso, cuando se debe mover, rápidamente, frecuentemente, mientras está mojado o resbaladizo.

Si bien hay ventajas para los cepillos dentales que tienen mangos de diámetro aumentado, el uso de moldeo por inyección para elaborar cepillos dentales con mangos transversales más grandes, tiene al menos cinco desventajas.

Primero, el cepillo dental es más costoso debido al uso de más plástico para elaborar el cepillo dental. Ya que los cepillos dentales que se elaboran mediante moldeo por inyección son sólidos, el material que se usa para crear el mango del cepillo dental aumenta aproximadamente con el cuadrado del diámetro del mango.

Segundo, el costo de fabricación aumenta debido a que el tiempo que se necesita para enfriar y solidificar el cepillo dental aumenta, considerablemente, con el diámetro aumentado. El tiempo de enfriamiento aumentado se debe a la cantidad aumentada de plástico caliente y a la sección transversal mayor del cepillo dental. Dado que el plástico tiene una conductividad térmica relativamente baja, extraer el calor del centro del cepillo es, prácticamente, más difícil con una sección transversal aumentada.

Tercero, la mayoría de termoplásticos se encogen durante el enfriamiento y solidificación. El encogimiento se puede mitigar al envasar plástico fundido adicional en el centro del mango a través del canal de inyección mientras los bordes exteriores del mango se enfrían. Sin embargo, la mitigación pierde efectividad mientras el canal de inyección se ubica lejos de la porción más gruesa del mango, y la ubicación del canal, que tendrá algún vestigio táctil, en el grosor, la porción de agarre del mango, puede conllevar a la insatisfacción durante el uso. Para muchos diseños de mangos de cepillo dental, el envase solo no puede mitigar el encogimiento superficial visible y los defectos internos o superficiales asociados con una sección transversal aumentada del mango. Estos defectos de la superficie se pueden manifestar como variaciones no intencionales en el brillo o textura de la superficie lo que contribuye, negativamente, al aspecto y sensación de la parte. Los defectos internos se pueden manifestar como vacíos o burbujas dentro del plástico, lo que puede debilitar, visible o invisiblemente, al mango, al depender del grado de transparencia del plástico.

Cuarto, el proceso de moldeo por inyección requiere suficiente energía para fundir, completamente, el plástico a estado líquido, para que así viaje bajo presión a través del canal, la tobera, y el canal de colada para llenar, completamente, la cavidad del molde por inyección.

Quinto, el llenado y envasado del plástico en la cavidad del molde por inyección requiere presiones muy altas, que varían, típicamente, de 6.9 MPa a 68.9 MPa (miles de libras por pulgada cuadrada a decenas de miles de PSI), lo cual necesita de cavidades de moldes que se elaboran de materiales altamente duros como acero duro, que son caros y toman tiempo para crearse. Además, la presión muy alta del fluido del plástico en las superficies de la cavidad del molde no es uniforme a lo largo de la cavidad, lo que conlleva al desgaste no uniforme de la cavidad de herramientas, lo que afectaría, básicamente, a las características cosméticas en la parte plástica moldeada.

En un intento para superar las dificultades asociadas con el uso del moldeo por inyección para producir mangos de cepillo dental que tienen diámetros aumentados, se sugirió elaborar mangos de cepillo dental que tengan un cuerpo hueco. Por ejemplo, las patentes europeas núm. EP 0 668 140 o EP 0 721 832 describen el uso de una tecnología asistida por gas o aire para elaborar cepillos dentales que tienen mangos huecos, transversalmente grandes. En el proceso descrito, el plástico fundido se inyecta cerca de la base del mango del cepillo dental, en donde, se inserta, posteriormente, una aguja caliente dentro del plástico fundido para soplar gas dentro del plástico fundido el cual se expande hacia las paredes del molde por inyección. De una manera similar, la patente de los EE. UU. núm. 6,818,174 B2 sugiere inyectar una cantidad predeterminada de plástico fundido dentro de la cavidad para solamente llenar, parcialmente, la cavidad del molde e inyectar, posteriormente un gas a través de un puerto de inyección de gas que se forma en el molde por inyección para forzar al plástico fundido a ponerse en contacto con las paredes de la cavidad del molde. La patente china núm. CN102166064 describe un cepillo dental hueco y un método para elaborar un cepillo dental, particularmente, la elaboración del mango del cepillo dental. Cuando se inyecta el material de plástico fundido dentro de la cavidad del molde de mango del cepillo, se provee cualquier posición del mango del cepillo con un hueco de soplado, se sopla el gas dentro del centro del mango del cepillo a través del hueco de soplado y se sella el hueco de soplado después que se forme el mango del cepillo. El cepillo dental descrito tiene un mango hueco y un cabezal de cepillo sólido elaborado mediante un proceso de moldeo por inyección asistido por gas.

Para producir espacios huecos en el plástico fundido, dichos procesos de moldeo por inyección, inyectan aire en presiones altas, frecuentemente, mayores que 1 ,000s PSI, lo que dificulta la formación de cuerpos huecos con un grosor de pared prácticamente uniforme o con una segunda o tercera inyección sobre moldeada. El grosor de la pared del mango elaborado en este método no está distribuido igualmente, lo que resulta en una distribución de peso menos óptima para una mejor dureza del mango. La cantidad de material ahorrado es, además, limitada de 10-50 % del peso del mango. Y es así, como el potencial de reducción de material y eficiencia aumentada en la elaboración son limitados.

Un método convencional para crear mangos de cepillo dental que tienen secciones transversales aumentadas, como mangos de un cepillo dental electromecánico, es fabricar, por separado, distintas partes del mango, mediante el uso de moldeo por inyección, después, ensamblar estas partes en una etapa separada de moldeo no por inyección, o en una etapa posterior de moldeo por inyección por la que las distintas partes de la primera etapa o etapas se insertan dentro de un primer molde por inyección y se insertan uno o más materiales adicionales alrededor de ellos y crea un cuerpo hueco a partir de partes múltiples. Este método de elaboración tiene, aún, las desventajas de: requerir la fundición completa del plástico, presiones altas, equipo asociado que se involucra con el moldeo por inyección y adicionalmente se puede agregar gastos laborales asociados con el ensamblaje en el monde y fuera del molde.

En el ensamblaje de un cepillo dental electromecánico que se moldea por inyección, es necesario dejar abierta una porción del mango que se moldea por inyección al menos en un extremo para acomodar el motor, baterías y componentes de accionamiento. En este proceso, el diámetro mínimo de al menos una abertura para el mango que se moldea por inyección debe exceder la dimensión lineal más pequeña de cada componente que se insertará. Una abertura muy grande sería una desventaja en un mango no electromecánico, el cual no necesita de acomodar la entrada de componentes internos. La tecnología adicional de moldeo por inyección es un proceso de elaboración de volumen elevado. Los retos principales para la mayoría de producciones de volumen elevado es manejar los cambios de diseño con respecto a la variedad que incluyen forma, color y decoraciones. Esto involucra, típicamente, cambiar ciertos procesos y equipo que da como resultado inactividad de equipo. Adicionalmente, los grandes volúmenes de un diseño de producto necesitan almacenarse o recolectarse en aquellos casos donde se quiera combinar o incluir diferentes diseños en un solo envase. Los cepillos dentales manuales, por ejemplo, se venden, frecuentemente, en paquetes múltiples que incluyen diferentes colores de la misma forma del producto Es posible elaborar un mango hueco moldeado por soplado o moldeado por inyección como una parte y un cabezal de cepillo moldeado por inyección como otra parte separada. Después el mango hueco y un cabezal de cepillo sólido o parcialmente hueco se puede juntar mediante ajuste a presión o pegado o soldadura ultrasónica o algún otro método de ensamblaje. Existen algunas materias anteriores en cepillos dentales elaborados de un mango hueco y un cabezal de cepillo hueco o sólido. Estas materias anteriores se enumeran más abajo.

En vista de estas desventajas en la materia anterior, es un objetivo de la presente invención proveer un método mejorado para producir un cepillo dental en un proceso de moldeo, el cual evita las desventajas de la materia anterior.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN Se provee un método de extrusión para moldear por soplado un cepillo dental unitario que tiene una cavidad interior; el método comprende proveer una extrusión de molde por soplado que tiene un eje longitudinal y una cavidad, la cavidad tiene una porción de cabezal, porción de cuello y porción de mango y una superficie que define un área transversal; en donde la cavidad tiene al menos un área transversal mayor bordeada por dos áreas transversales más pequeñas a lo largo del eje longitudinal del molde por soplado o un área transversal menor bordeada por dos áreas transversales mayores a lo largo del eje longitudinal del molde por soplado; extrudir una preforma que comprende una resina termoplástica, la preforma incluye una cavidad interior y una superficie exterior, en donde la superficie exterior define un área transversal del área de la preforma; cerrar el molde por soplado; expandir la preforma mediante el uso de un fluido para poner en contacto la superficie de la cavidad y el subconjunto para producir un mango de cepillo dental que tiene una cavidad interna.

Se provee un método de extrusión para moldear por soplado una unidad de cepillo dental que tiene una cavidad interior; el método comprende proveer un molde por soplado de extrusión que tiene un eje longitudinal y una cavidad, la cavidad tiene una porción de cabezal, porción de cuello y porción de mango y una superficie que define un área transversal; en donde la cavidad tiene al menos un área transversal mayor bordeada por dos áreas transversales más pequeñas a lo largo del eje longitudinal del molde por soplado o un área transversal menor bordeada por dos áreas transversales mayores a lo largo del eje longitudinal del molde por soplado; extrudir una preforma que comprende un primer material termoplástico y un segundo material termoplástico, la preforma incluye una cavidad interior y una superficie exterior, en donde la superficie exterior define un área transversal del; cerrar del molde por soplado; expandir la preforma mediante el uso de un fluido para poner en contacto la superficie de la cavidad y el subconjunto para producir un mango de cepillo dental que tiene una cavidad interna.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista en perspectiva de un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

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

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

La Figura 2 es una vista en perspectiva de un cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

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

La Figura 3 es una vista en corte de una etapa de extrusión en un proceso de extrusión de moldeo por soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 4 es una vista en corte de una etapa de extrusión en un proceso de extrusión de moldeo por soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 5 es una vista en corte de una etapa de extrusión en un proceso de extrusión de moldeo por soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 5A es una vista frontal de una mitad del molde.

La Figura 6 es una vista en corte de un proceso de extrusión de moldeado por soplado para producir un artículo para el cuidado personal de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 7 es una vista frontal de un cabezal de cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 7A es una vista lateral de un cabezal de cepillo dental de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 8 es una vista frontal de un cabezal de cepillo dental que tiene huecos de mechón de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 9 es una vista frontal de un cabezal de cepillo dental.

La Figura 10-1 1 es una vista transversal de una etapa para formar huecos de mechón en un proceso de extrusión de moldeo por soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 12 es un gráfico que ilustra la posición de los pasadores movibles en el tiempo.

La Figura 13-13A es una vista transversal de una etapa para formar un hueco de mechón en un proceso de extrusión de moldeo por soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 14-14A es una vista transversal de una etapa para formar un hueco de mechón en un proceso de extrusión de moldeo por soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 15 es una vista en corte de una preforma que se extrude de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 16 es una vista en corte de separación de la mitad del molde de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 17 es una vista en corte de un proceso de extrusión de molde por soplado para producir un artículo para el cuidado personal de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 17A es una vista en corte de una preforma extruida durante un proceso de extrusión de moldeo por soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Figura 17B es una vista en perspectiva de una preforma extruida que se produce durante un proceso de extrusión de moldeo por soplado de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la descripción siguiente, la presente invención describe en términos de un manual de cepillo dental y un método para manufacturar el mismo, en donde el cepillo dental es una pieza única (cepillo dental unitario) con una cavidad interna en el mango y el cuello se elabora en un proceso de moldeo. Sin embargo, en otras formas, la invención puede estar en forma de otros artículos domésticos de limpieza o artículos para el cuidado personal que comparten características similares, como un mango y mechones o agujeros para mechones. Se debe entender, además, que otras modalidades se pueden usar y que las modificaciones estructurales y funcionales se pueden realizar sin separarse del objetivo de la presente invención.

Los artículos para el cuidado personal son artículos que se usan para almacenar, dispensar, aplicar o suministrar beneficios a la salud, belleza, acicalamiento personal al consumidor, u otro sistema de cuidado, mantenimiento, mejora o mejoramiento biológico para el humano o el cuerpo. Los ejemplos de artículos para el cuidado personal incluyen, pero no se limitan a, cepillos dentales, mangos de cepillo dental, rasuradoras, mangos de rasuradora, mangos para trapeador, mangos para aspiradora, aplicadores de maquillaje o cuidado de la belleza, aplicadores para el cuidado de la piel, aplicadores de higiene femenina, aplicadores de cuidado para el cabello, aplicadores para coloración de cabello o artículos para el cuidado del cabello.

La Figura 1 muestra una modalidad de un artículo para el cuidado personal, un cepillo dental 10 que tiene un cabezal 20, cuello 30, mango 40, un extremo del mango 42 y un extremo del cabezal. El cepillo dental 10 se puede formar de manera unitaria como una pieza sola y comprender una cavidad interior 60 y una superficie exterior 12, en donde la superficie exterior 12 varía en el área transversal (OSCA), que es el área total de la sección transversal que se define por la superficie exterior 12, a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10 -como se muestra en la Figura 1A; en esta modalidad el mango 40 tiene, prácticamente, una forma de reloj de arena. La cavidad interior 60 tiene una superficie de cavidad interior 62, en donde la superficie de la cavidad interior 62 varía en el área transversal (ICCA) a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental. Como la Figura 1 muestra, en ciertas modalidades la cavidad interior 60 del cepillo dental 10 tiene una área transversal mayor ICCAG bordeada a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10 por áreas transversales ICCAL ICCA2 que tienen un área más pequeña que el área del área transversal mayor ICCAG> para formar un contorno. Una cavidad interior 60 del cepillo dental 10 puede tener, además, un área transversal menor ICCAL bordeada a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10 por áreas transversales ICCA3, ICCA4 que tienen un área mayor que el área de menor área transversal ICCAL, para formar un contorno. En otra modalidad, el área transversal en el extremo del mango del cepillo es más pequeña que al menos una o más áreas transversales a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10.

Además, como se muestra en las Figuras 1 , 1A y 1 B, en ciertas modalidades la superficie de la cavidad interior 62 varía en el área transversal de manera proporcional con las variaciones en el área transversal de la superficie exterior 12 a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10, excepto al mismo final de la cavidad interior a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10. Como se muestra en la Figura 1 el cabezal 20 y al menos una porción del cuello 30 a lo largo del eje longitudinal L del cepillo dental 10 puede ser, prácticamente, sólido o como se muestra en la Figura 2 en un cepillo dental 100 la cavidad interior 160 se puede extender desde el mango 140 hasta el cuello 130 pero sin pasarse al cabezal 120 del cepillo dental 100, como se determinó por un primer agujero para mechón 132 más cerca al extremo del mango 142 del cepillo dental 100. En ciertas modalidades, el porcentaje del volumen vacío de aire al volumen del 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 comparado con un cepillo dental sólido con forma y tamaño iguales o similares. La Figura 2A es una vista transversal longitudinal del cepillo dental 100 de la Figura 2 que muestra los huecos de mechones 132 que se extienden en el cabezal del cepillo dental En ciertas modalidades, el grosor de la pared de la porción hueca de cepillo dental unitario, como se determinó por la distancia entre la superficie exterior del cepillo dental y la superficie de la cavidad interior, se puede distribuir, igualmente, y tan delgada como de aproximadamente 0.5 mm a aproximadamente 5 mm. En ciertas modalidades el grosor promedio de pared de la porción hueca del cepillo dental, como se determinó por el promedio de todo el grosor medido a lo largo de la dirección circunferencial de la sección transversal, es aproximadamente 1.0 m a aproximadamente 2.0 m con una desviación del grosor de la pared que es menor que 25 % del medio del grosor de la pared.

Un método para moldear un cepillo dental unitario se describe en la Figura 3 a 5 y se describe más adelante. Como se muestra en la Figura 3 una resina termoplástica se calienta en un estado fundido en una temperatura dada (temperatura principal) y se extrude a través de un troquel 200 y un mandril 202 para formar un tubo o preforma 210. Las dos mitades del molde que comprenden una mitad de molde frontal del 220A que forma un lado delantero del cepillo dental y una mitad de molde posterior 220B que forma el lado posterior de la forma de cepillo dental 220 y la cavidad del molde 222 con la forma de un cepillo dental. En ciertas modalidades, la mitad del molde frontal 220A tiene huecos pasadores de mechones múltiples 240 que se extiende en la cavidad del molde 222 para formar huecos ciegos para mechones en un cabezal del cepillo dental. La cavidad del molde 222 comprende una porción de cabezal 224, porción de mango 226, y la porción de cuello 228 que se ubica entre el cabezal 224 y la porción del mango 226, en donde cada porción de la cavidad corresponde a la parte formada en un cepillo dental unitario.

Como se muestra en la Figura 4 cuando las mitades del molde 220A, 220B se cierran alrededor de la preforma 210 una mayor porción de la preforma 210 se contiene dentro de la cavidad del molde 222. Un pasador de soplado se puede insertar, después, en el cono de pasador de soplado 232 en la parte superior del molde 220 e introduce el fluido, como aire comprimido en la preforma 210 dentro de la cavidad del molde 222. La presión del aire comprimido puede ser entre aproximadamente 3400 kPa (3.4 bar) a 6900 kPa (6.9 bar) o aproximadamente (4100-5500 kPa (4.1 -5.5 bar)).

La Figura 5 muestra que el aire soplado infla la preforma 210 y expande la preforma 210 contra la superficie de la cavidad del molde 223 mientras se enfría la preforma 210 y se mantiene la presión del aire. Como se muestra en la Figura 5 y la Figura 5A, que es una vista frontal de la mitad posterior del molde 220B, puede existir, además, un bolsillo de rebaba 230 que se ubica alrededor de la porción del cabezal del cepillo dental 224 de la cavidad del molde 222 para contener cualquier material sobrante de la preforma 210. Después de una cantidad dada de tiempo, que se denomina periodo de soplado T aproximadamente 10 a 20 segundos, la preforma 210 se enfriará y se endurecerá lo suficiente y se detendrá el aire comprimido. Y como la Figura 6 muestra, las mitades del molde 220A, 220B se separan y se expulsa del molde 220 un cepillo dental hueco 250 que tiene una cavidad interior 251. Cualquier material plástico sobrante en el bolsillo de rebaba 230, como se muestra en la Figura 5A se convierte en rebaba la cual se puede eliminar.

Adicionalmente, el proceso de moldeo por inyección descrito, anteriormente, como se muestra en las Figuras 3-6, se puede elaborar una variedad de agujeros ciegos para mechones 254 en un cabezal de cepillo dental 252 a partir de los pasadores 240 que se extienden de la superficie de la cavidad del molde 223 en el mismo proceso de moldeo como se elabora un cepillo dental 250 unitario. Los agujeros para mechón se pueden colocar para que cuando los mechones se engrapen en los agujeros para mechones, el cepillo dental unitario tendrá un patrón de mechones para limpiar, efectivamente, los dientes.

En ciertas modalidades, en un cabezal de cepillo dental 260, como muestra en la Figura 7 el diámetro o la dimensión transversal para el hueco para mechón 261 (D) puede variar de aproximadamente 1.5 mm a aproximadamente 3 mm o de 1.5 mm a aproximadamente 2.5 mm o de aproximadamente 1.7 mm a aproximadamente 2.2 mm. La distancia del espacio (GD) entre los agujeros para mechones vecinos 261 y la distancia del espacio entre los agujeros para mechones 261 cerca al borde del cabezal del cepillo dental 260 y el borde puede ser de aproximadamente 0.5 mm a aproximadamente 1.5 mm o de aproximadamente 0.6 mm a aproximadamente 1 mm. Como se muestra en la Figura 7A la profundidad (DE, por sus siglas en inglés) de un agujero para mechón 261 como se midió desde la superficie del cabezal del cepillo dental 260 puede variar de aproximadamente 2.0 mm a aproximadamente 4.5 mm o de aproximadamente 2.5 mm a aproximadamente 4.0 mm. Mientras el grosor (T, por su sigla en inglés) de un cabezal de cepillo 260 puede ser de aproximadamente 2.5 mm a aproximadamente 7 mm o de aproximadamente 3.5 mm a aproximadamente 5 mm. El número de agujeros para mechones 261 en un cabezal de cepillo dental 260 puede variar de aproximadamente 20 a aproximadamente 60 o de aproximadamente 30 a aproximadamente 50.

La producción de muchos agujeros para mechones en un espacio limitado y contenido, como la porción de la cavidad del molde del cabezal del cepillo dental es fenómeno de gran presión o gran deformación de la resina termoplástica fundida a la mitad. Los procesos de extrusión de moldeo por soplado tradicionales en los cuales el aire comprimido, con una presión del manómetro que no excede los 6900 kPa (6.9 bar), que se sopla dentro de la preforma a lo largo del eje longitudinal completo no puede elaborar un cepillo dental unitario con un gran número de agujeros pequeños para el mechón cercanamente compactados. Por ejemplo, si el grosor de la preforma Tp es muy delgado en el cabezal del cepillo, no existirá suficiente material para llenar, completamente, la parte del cabezal del cepillo de la cavidad del molde. Como resultado, el aire soplado soplará en el área del cabezal del cepillo de la preforma en la cavidad del molde. La presión del aire < 6900 kPa (6.9 bar) no es, usualmente, lo suficientemente alta para deformar la pared de la preforma para poner en contacto, completamente, todas las superficies de la pared de la cavidad del molde y los pasadores de mechones en el cabezal del cepillo. Como resultado, en lugar de formar un cabezal de cepillo que tiene agujeros para mechones 264 individuales bien formados en el cabezal del cepillo dental 262 como en la Figura 8, se forma un cabezal de cepillo dental 266 que tiene grandes depresiones alrededor de los grupos de huecos 268, observar la Figura 9. Los mechones no se pueden engrapar en estas grandes depresiones en el cabezal del cepillo dental. Como tal un cabezal de cepillo dental con un número de agujeros para mechón no se puede moldear, efectivamente, mediante el uso convencional de extrusión de moldeo por soplado con presión de aire. Sin limitarse por la teoría, para formar agujeros para mechones en un cabezal de cepillo dental mediante el uso de extrusión de moldeo por soplado, se requiere una combinación de propiedades de material y etapas de proceso.

Para producir una unidad de cepillo dental con huecos ciegos para mechones y una cavidad interior se usa una combinación de moldeo por compresión en el cabezal de cepillo dental y moldeo por soplado en el cabezal y el cuello. Esto se puede lograr al realizar el grosor de la preforma Tp en el cabezal del cepillo dental lo suficientemente grueso para que así cuando el molde se cierre, la resina termoplástica de la preforma llene, completamente, el espacio entre los pasadores de mechones y las paredes de la cavidad del molde de la porción del cabezal del cepillo dental de la cavidad del molde. La preforma fundida a la mitad se deforma por la presión de compresión de las dos mitades del molde y se ajusta a la forma de los pasadores de mechones.

Usualmente, en un proceso de extrusión de moldeo por soplado, el material termoplástico semifundido se extrude en una temperatura lo suficientemente alta para crear una estructura homogénea amorfa en la preforma continua, pero, además, en una temperatura lo suficientemente baja para permitir que la preforma porte algo de carga a lo largo de la dirección longitudinal; mientras la preforma 420 pueda colgar, verticalmente, desde el punto de extrusión, o se pueda portar o jalar en una dirección no hacia abajo. Para que la preforma fundida fluya en el espacio entre los pasadores de agujeros para mechón, la preforma fundida debe tener un viscosidad correcta y la presión de compresión debe ser lo suficientemente alta para permitir al material fundido de la preforma fluya con gran deformación. Si la preforma fundida es muy viscosa, entonces, no podrá fluir, completamente, en los espacios pequeños entre los pasadores de agujeros para mechones lo que resulta en líneas juntas entre los agujeros para mechones vecinos o distancias de descanso entre los agujeros para mechón o agujeros para mechón parcialmente formados. Si la preforma fundida es muy fluida, entonces la preforma no será lo suficientemente fuerte para soplarse.

La viscosidad de la preforma se controla, básicamente, por dos factores: el índice de fluidez de fundido de la resina termoplástica que se usa y la temperatura de la preforma en la porción del cabezal del cepillo dental en la cavidad del molde. Típicamente, el índice de fluidez de fundido (MFI, por sus siglas en inglés) de una resina termoplástica se mida en una temperatura de 236 °C y una fuerza específica de 21.2 N (2.16 kg). Mientras más alto el MFI de la resina termoplástica, más baja será la viscosidad del material termoplástico fundido en una temperatura específica, por ejemplo, 236 °C. La temperatura de la preforma se controla por la temperatura principal (temperatura en la cual la preforma sale del troquel y del mandril), usualmente, alrededor de 180 °C a 220 °C y el tiempo de enfriamiento de la preforma después de la extrusión. Además, si la temperatura principal aumenta, entonces, la viscosidad de la resina fundida a la mitad se puede reducir. Por ejemplo un nivel de moldeo por soplado de resina de polipropileno con un MFI de 2 g/10 min (Dow 334 PP) puede formar, consistentemente, agujeros para mechones a aproximadamente 210 °C a aproximadamente 220 °C con un tiempo de enfriamiento de la preforma o ciclo de tiempo de aproximadamente 25 s. En donde el tiempo de enfriamiento de la preforma se define como el tiempo desde cuando la parte del cabezal de la preforma deja el troquel al tiempo cuando la parte del cabezal de la preforma entra en la cavidad del molde. Mientras, un nivel de moldeo por soplado de resina de polipropileno con un MFI bajo como 0.37 a 0.47 g/10 min (Profax 7823 PP), a aproximadamente 210 °C a aproximadamente 220 °C no podrá formar, consistentemente, los agujeros para el mechón. El nivel de moldeo por soplado de resinas termoplásticas tienen, usualmente, un MFI máximo de 2 g/10 min. Las resinas con un MFI mayor, como 4-6 MFI, reciben un nivel de inyección de resina termoplástica y son demasiado diluidas para formar una preforma fuerte que se pueda soplar en una temperatura regular de moldeo por soplado, como aproximadamente 180 °C a aproximadamente 220 °C. Por lo tanto, en ciertas modalidades el MFI de la resina termoplástica puede estar en un intervalo de aproximadamente 1 g/10 min a aproximadamente 4 g/10 min, con una temperatura principal de aproximadamente 180 °C a aproximadamente 220 °C. Mientras la preforma se extrude del troquel, se comienza a enfriar. Mientras más largo sea el tiempo de enfriamiento de la parte del cabezal de la preforma, menor será la temperatura y será más viscoso. Por lo tanto es deseable tener un tiempo de enfriamiento corto de la preforma como 15 s a 25 s. El tiempo de enfriamiento de la preforma es, además, el tiempo de extrusión de la preforma. Así existen otros factores que pueden determinar el tiempo de enfriamiento de la preforma como la velocidad de alimentación de la preforma, la hinchazón del troquel y el diámetro deseable de la preforma relacionado con el tamaño del troquel y del mandril.

La presión de compresión en la cavidad del molde en la porción del cabezal del cepillo dental debe ser lo suficientemente alta, al menos mayor que aproximadamente 6900 kPa (6.9 bar), para deformar la preforma fundida. En ciertas modalidades, los pasadores que forman los agujeros para el mechón son pasadores de metal fijado, como pasadores de aluminio, que se originan desde la superficie de la cavidad del molde como una parte continua. Cuando el molde se cierra, las dos mitades del molde sujetan a la preforma que llena la cavidad del molde en la porción del cabezal del cepillo dental. La presión de compresión viene a partir de la acción de cierre del molde y que comprime la preforma tubular en la forma de la cavidad del molde y los pasadores de agujeros para mechón. La presión más alta ocurre en la punta del pasador, ya que ahí es donde la mayor cantidad de compresión o deformación de la preforma sucede. Esto funciona bien con moldeo por compresión, ya que la presión de compresión más alta sucede donde la mayor cantidad de compresión y deformación de la preforma ocurre. En el moldeo por compresión, la presión típica que se aplica varía de 1000 kPa (10 bar) a varios cientos de bar. Mientras la parte se continúa enfriando, los agujeros para el mechón se encogerán contra los pasadores. El resultado, la dimensión de los agujeros para el mechón es muy precisa y exacta.

Otro factor que afecta la formación de agujeros para el mechón, como se muestra en la Figura 10 y 11 , que describe una vista en transversal de una preforma 270 en una porción del cabezal de la cavidad del molde 272, es que puede existir vacíos de aire 274 entre la superficie de la cavidad del molde 276 y la superficie externa de la preforma 278 y los vacíos de aire 280 dentro de la preforma 270. Si los vacíos de aire 274, 280 se mantienen mientras la preforma 270 se endurece, crearán defectos en la superficie en forma de huecos en la superficie, defectos internos en forma de burbujas de aire atrapadas, o ambos.

Para liberar las burbujas de aire atrapadas, un método es cerrar, lentamente, el molde con los pasadores fijos de agujeros para mechón por aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 3 segundos, para dar al aire atrapado entre la pared de la cavidad del molde del lado delantero del cabezal del cepillo dental y la preforma tiempo extra para escapar de entre el pasador abajo del mango. Otro método es agregar conductos en la mitad posterior del molde en la porción del cabezal del cepillo dental y en la mitad delantera del molde en la porción del cabezal del cepillo dental entre los pasadores de agujeros para mechón para permitir que el aire atrapado salga del molde a través de los conductos. Otro método para aumentar la cantidad de conductos es separar el pasador de agujero de mechón y la mitad delantera del molde, como se muestra en la Figura 10 y 11. Para que así en cada pasador de agujero de mechón exista conductos entre el pasador de agujero de mechón y la mitad delantera del molde en la porción del cabezal del cepillo dental en la cavidad del molde, que permite a la preforma ventilarse a través de cada pasador de agujero de mechón-que produce agujeros para el mechón sin burbujas de aire atrapadas o defectos en la superficie.

En ciertas modalidades los pasadores de agujero para mechón son fijos. La presión de compresión no aumentará más después que el molde cierre, completamente, y puede hasta disminuir cuando la preforma en la porción del cabezal se enfría y se separa de la pared de la cavidad del molde. Como resultado, se puede mostrar el hundimiento en el lado del cabezal del cepillo o en la parte posterior del cabezal del cepillo. La mayoría de veces, el hundimiento influencia, solamente, la apariencia del acabo de la superficie, que se puede camuflar al agregar color o transparencia así como textura en la superficie del cabezal del cepillo. Cuando el plástico se enfría, se encogerá. Con el pasador de mechón en su lugar, los plásticos se encogerán no más pequeños que el tamaño del pasador de mechón. El plástico se adherirá, en efecto, firmemente, a los pasadores de mechón debido al encogimiento, como resultado, toma una gran cantidad de fuerza para sacar el cabezal del cepillo de los pasadores de mechón. Es, además, deseable agregar aproximadamente 1 a aproximadamente 5 grados de calado en un pasador de agujero de mechón para que así los cepillos dentales se puedan expulsar. Mientras el ángulo de calado sea mayor, será más fácil expulsar el cepillo dental moldeado del molde.

En ciertas modalidades, como se muestra en la Figura 10 y 11 los pasadores de agujero para mechón 290 (pasadores de agujero de mechón movibles) se pueden extender o retraer, independientemente, dentro de la cavidad del molde 275 independiente del cierre y apertura del molde. Bajo el control independiente, como a través del uso de accionadores hidráulicos, neumáticos o servomotores eléctricos, los pasadores de agujero para mechón 290 se pueden deslizar, libremente, dentro y fuera de la cavidad del molde 275. Uno o más de los pasadores de agujero para mechón 290 pueden tener un espacio entre superficie exterior del pasador de agujero para mechón 291 y la superficie de manga 293 en la cual se ubican, para permitir la ventilación del aire del espacio vacío. Como la mitad del molde delantero 292 y la mitad del molde posterior 294 empiezan a cerrarse y sujetar a la preforma 270, los pasadores de agujero para mechón movibles 290 se extienden en la cavidad del molde 275 para comprimirse en la preforma 270. La posición del pasador del hueco de mechón movible 290 se define como la distancia normal desde la punta del pasador de agujero para mechón hasta la superficie de la cavidad del molde 276 desde la cual el pasador de agujero para mechón 290 se extiende. Un ejemplo de la función de una posición del pasador de agujero para mechón se muestra en la Figura 12. El tiempo de un pasador del agujero para mechón puede afectar la formación de huecos de mechón. Por ejemplo, si un pasador del agujero para mechón se extiende en la cavidad del molde muy tarde, la preforma se enfría mucho y comienza a endurecerse, como tal el agujero para mechón se vuelve circular en el borde superior. Si el pasador de agujero para mechón se extiende más temprano y más rápido en la cavidad del molde, la preforma tendrá una temperatura mayor y será menos viscoso, lo que producirá un agujero para mechón con pocos a ningún defecto. Sin embargo, la hendidura en la parte posterior del cabezal del cepillo dental aumentará. En ciertas modalidades la posición de arranque del pasador de mechón puede ser de 25 % a 50 % de la profundidad del agujero para mechón. La posición final del pasador del mechón es 100 % de la profundidad del agujero para mechón. Un pasador de agujero para mechón se puede sostener en la posición de arranque de 0 s a aproximadamente 1.0 después que se cierre el molde. Un pasador de agujero para mechón puede alcanzar una profundidad del agujero del mechón del 100 % entre 1.0 y 2.0 segundos.

Por consiguiente la extensión total deseable de los pasadores de agujero para mechón en la cavidad del molde, puede extender, completamente, los pasadores de agujero para mechón movibles por aproximadamente 5 segundos a aproximadamente 20 segundos. A aproximadamente 1 a 2 segundos antes de que el molde se abra y la parte se expulse, los pasadores de agujero para mechón movibles se pueden, después, retraer a 0-25 % de la extensión para permitir la expulsión de la parte.

Mientras los pasadores de agujeros para mechón se retraen antes de que el cepillo se expulse de la cavidad del molde, los agujeros para el mechón no tienen que tener un ángulo de calado para ayudar en la expulsión. Esto ofrece agujeros para el mechón rectos. Los agujeros para el mechón rectos aumentan la retención del mechón y maximiza el número y tipos de mechones que se pueden ajustar en un agujero para mechón como se compara con un agujero para mechón que tiene un ángulo de calado.

En ciertas modalidades, el molde para un proceso de extrusión de moldeo por soplado se puede elaborar de uno más metales, por ejemplo, aluminio. Para los moldes que comprenden aluminio y que tienen pasadores de agujero de mechón, estos se pueden elaborar de aluminio que tiene una conductividad térmica mayor. Así la capa externa de una preforma que se pone en contacto con la superficie de la cavidad del molde de aluminio y los pasadores de agujero para mechón se enfrían, rápidamente. En ciertas modalidades, los moldes que comprenden aluminio y que tienen pasadores de agujero de mechón, uno o más de los pasadores de agujeros para mechón puede comprender acero. En temperaturas típicas de moldeo por soplado de 180 °C a aproximadamente 220 °C, el acero tiene una conductividad térmica menor de 12-45 Watt/(metror.K), lo que es al menos 5 veces menor que la del aluminio. Por lo tanto, la preforma que se pone en contacto con el agujero para mechón movible de acero se enfría más lento que cuando la preforma se pone en contacto con aluminio. Cuando la preforma está a una temperatura más alta, tiene una viscosidad menor y puede fluir, fácilmente, en la misma presión que una preforma a una temperatura baja, lo que permite la formación de agujeros para el mechón que tienen pocos o ningún defecto. La otra parte del molde que comprende aluminio permite a la preforma enfriarse más rápido, y tener un tiempo de ciclo general más rápido, comparado con un molde que comprende acero.

Como se muestra en la Figura 13 y 13A en otra modalidad, un molde por soplado puede tener pasadores de agujeros para mechón separados 281 y una placa base de cabezal del cepillo frontal 282. Mientras la mitad delantera del molde 284 y la mitad posterior del molde 285 comienzan a cerrarse y sujetar la preforma 286 la placa base del cabezal del cepillo 282 y los pasadores de agujeros para mechones 281 se extienden juntos en la cavidad del molde 283. La posición del extremo de la placa base del cabezal del cepillo 282 y los pasadores de agujero para el mechón 281 se fijan para crear los agujeros para el mechón deseados. Este movimiento de la placa base de cabezal de cepillo ejerce presión adicional en la preforma al comenzar a enfriarse y separarse de la superficie de la cavidad del molde.

Como se muestra en la Figura 14 y 14A en ciertas modalidades, un molde por soplado puede tener pasadores de agujeros para mechón 310 separados y una placa base de cabezal de cepillo delantera 312. Solo los pasadores de agujeros para mechón 310 son movibles. Mientras la mitad delantera del molde 314 y mitad posterior del molde 316 comienzan a cerrarse y sujetar la preforma 318, los pasadores de agujeros para mechón movibles 310 se extienden en la cavidad del molde 320 para comprimir a la preforma 318. La extensión del pasador de agujero de mechón será la misma como se describió con referencia a la Figura 10. En la mitad posterior del molde 316 en la porción del cabezal del cepillo existe una placa posterior separada 322, que se puede mover hacia la cavidad del molde 320 para proveer presión de compresión adicional después que el molde cierre. En una modalidad, la placa posterior se empuja contra el cabezal del cepillo en la cavidad del molde mediante una presión posterior de al menos 6900 kPa (6.9 bar). Esto mantendrá la presión de compresión en los plásticos fundidos en la porción del cabezal del cepillo de la cavidad del molde mientras se enfría. Como resultado, el hundimiento se reduce o elimina. La presión posterior puede ser una presión constante o una presión con variación en el tiempo. La posición y tiempo de la placa posterior se puede controlar, además, mediante un sistema hidráulico y un controlador de realimentación. En lugar de mantener una presión constante, la placa posterior se puede mover en la cavidad del molde en una distancia establecida cada segundo durante los primeros 5 segundos, por ejemplo, 1 mm/s o se puede mover desde una posición de arranque como se muestra en la Figura 14 a una posición final como se muestra en la Figura 14A. La posición y tiempo de la placa posterior es independiente de la posición y tiempo de los pasadores de mechón. Alternativamente, sin un servocontrolador de realimentación, una línea hidráulica controla, directamente, las 2 o 3 posiciones de los pasadores de mechón o la placa posterior en un tiempo específico proveerá el tipo correcto de movimiento para los pasadores de mechón movibles y la placa posterior del cabezal de cepillo movible en el molde.

Comparado con otra botella de moldeo por soplado, el tamaño de la sección transversal de los cepillos dentales es más pequeña que el tamaño de la botella tradicional. Un beneficio de extrusión de moldeo por soplado de cepillos dentales es que los cepillos dentales pueden tener un tamaño de mango mayor que los cepillos dentales de moldeo por inyección.

Uno de los efectos secundarios en el proceso de moldeo por soplado es que se puede generar rebaba no deseable. Para que el cepillo dental tenga una cantidad menor de rebaba cuando el cepillo dental sale primero del molde, la preforma se puede ubicar para que la mayoría de la preforma esté dentro de la cavidad del molde que tiene la forma de un cepillo dental, como cualquier parte de la preforma que no se ajuste en la cavidad del molde será expulsada fuera de la cavidad del molde y se comprime, además, en el bolsillo de rebaba y se convierte en rebaba. Como se muestra en la Figura 15 una preforma 300 tiene, generalmente, una forma de tubo cilindrica, con un diámetro exterior Dp y grosor Tp. Para un molde dado, el diámetro exterior de la preforma decide si una preforma se ajustará en el molde. En ciertas modalidades el diámetro exterior de la preforma Dp puede ser más pequeño que la dimensión transversal más pequeña de la cavidad del molde en una porción del mango para que así exista poca o nada de rebaba formada en el mango del cepillo dental. La dimensión transversal de la cavidad del molde se define por la distancia entre las dos intersecciones de cualquier línea recta que pasa a través del centro de la masa de la sección transversal con la sección transversal. Una sección transversal de forma irregular tendrá muchas dimensiones transversales con un máximo de dimensión transversal y un mínimo de dimensión transversal. Por ejemplo, en ciertas modalidades la cavidad del molde en la porción del mango puede tener una dimensión transversal de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 20 mm, por lo tanto una preforma puede tener un Dp < lOmm. Mientras, en ciertas modalidades en las porciones del cabezal y el cuello de la cavidad del molde, se usa el moldeo por compresión, la cavidad del molde se llenará, prácticamente, con la preforma y los plásticos sobrantes de la preforma se expulsarán de la cavidad del molde a un bolsillo de rebaba, que produce rebaba. Para reducir la cantidad general de rebaba del cepillo dental, se desea una preforma que tenga un diámetro exterior reducido Dp y grosor aumentado Tp . Para elaborar un cepillo dental típico con un mango ergonómico amplio y una cavidad interior, un Dp deseable puede estar en el intervalo de 6 a 12 mm o de 6 a 10 mm. El Tp puede estar en el intervalo de 1.3 mm a 2.5 mm en la porción del mango y en el intervalo de 2 a 3.5 mm en la porción del cabezal Como se muestra en la Figura 15 el diámetro exterior de la preforma 300 Dp se controla mediante el tamaño de un troquel 302 y un mandril 304 y la relación de dilatación del troquel. La relación de dilatación del troquel es una función de la velocidad de alimentación de la resina o la velocidad de extrusión, la temperatura de la preforma, el espacio entre el troquel y el pasador, la velocidad de flujo de aire de soporte y la fluidez de fundido de la resina. Mientras mayor sea la velocidad de alimentación de la resina o más rápido salga la preforma del troquel, mayor será la relación de dilatación del troquel y mayor será el diámetro de la preforma. Por lo tanto es ventajoso tener una velocidad lenta de alimentación de resina para que así la dilatación del troquel sea lenta. En una o más modalidades, la porción del cabezal del cepillo dental se puede ubicar en la parte inferior de la cavidad del molde, y una preforma tiene un grosor mayor Tp en las áreas que formarán el cabezal del cepillo dental como se comparó con el mango del cepillo dental, que la preforma tendrá más material para llenar la porción del cabezal del cepillo dental de la cavidad del molde. El peso adicional en el área inferior de la preforma ayudará a estirar la preforma en el área del mango para reducir, además, el diámetro Dp de la preforma y por lo tanto la rebaba en el área del mango.

De otro lado, dada la longitud general de la preforma, mientras más lenta sea la velocidad de alimentación de la resina, mientras más tiempo tome en salir la preforma del troquel y mandril, la parte inferior de la preforma tendrá un enfriamiento mayor.

El grosor de una preforma se puede controlar a lo largo de la dirección longitudinal a través de un controlador, como un controlador hidráulico. Con la referencia a la Figura 15 la posición del mandril 304 se podrá mover hacia arriba y hacia abajo para permitir la variación del grosor de la pared de la preforma 300.

En ciertas modalidades el grosor de la preforma que formará el cabezal del cepillo dental puede ser de aproximadamente 1 .5 mm a aproximadamente 3.5 mm o de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 3 mm. En ciertas modalidades el grosor de la preforma que formará el mango y el cuello del cepillo dental puede ser de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 3.5 mm. En ciertas modalidades, si el diámetro de la preforma es mayor que él ancho máximo del cepillo dental, el grosor de la preforma en la porción del cabezal puede exceder la mitad del grosor del cabezal del cepillo como se muestra en la Figura 14.

El cepillo dental unitario se puede engrapar con mechones dentro de todos los agujeros para el mechón en el cabezal del cepillo para hacer un cepillo dental con mechones. El material del mechón puede ser nilón, PBT, nilón con iones de plata, etc. Cualquier material de la cerda que se pueda engrapar en un cepillo dental moldeado por inyección se puede engrapar, además, dentro del cepillo dental unitario con cavidad interna.

En ciertas modalidades los mechones se pueden introducir durante el proceso de moldeo. Como se muestra en la Figura 16 un molde 350 puede comprender una mitad posterior del molde 350B y una mitad delantera del molde 350A que tiene uno o más agujeros para el mechón 352 que contiene mechones 354. El extremo de los mechones 354 se extiende (o se elaboran para extenderse) desde la superficie de la cavidad del molde 356 de la mitad delantera del molde 350A, en ciertas modalidades de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 5 mm o de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 4 mm. La preforma en el área de la porción del cabezal del cepillo dental 358 se moldea por compresión dentro de la porción del cabezal del cepillo dental 358 de la cavidad del molde 357 y fluye alrededor de los extremos de los mechones. El extremo del mechón se puede fundir si el material del mechón, como, nilón, no es compatible con el material del cepillo dental material como el polipropileno. Los extremos del mechón en la parte inferior de los mechones se bloqueará, mecánicamente, en el cabezal del cepillo. Si los mechones se elaboran de un material como, mechones de TPE moldeados, compatibles con el material del cepillo dental material, como el polipropileno, entonces, los mechones no necesitarán fundirse. El material del cepillo dental material y el material de los mechones formará un enlace químico que fundirá los mechones durante el proceso de moldeo.

Los materiales de los cuales se elabora un cepillo dental incluyen polipropilenos (PP, por sus siglas en inglés); nilón (poliamidas) (PA, por sus siglas en inglés); tereftalatos de polietileno, que incluyen glicoles tereftalatos de polietileno (PET & PET-G); polietilenos de baja densidad y alta densidad (LDPE, por sus siglas en inglés & HDPE, por sus siglas en inglés); poliésteres (PE); policloruros de vinilo (PVC, por sus siglas en inglés); y plásticos de ingeniería como acrilonitrilo butadieno estireno (ABS, por sus siglas en español), éter de polifenileno (PPE, por sus siglas en inglés), óxido de polifenileno (PPO, por sus siglas en inglés). Cualquier subtipos de estos materiales u otros termoplásticos que incluyen termoplásticos de moldeo por soplado de nivel, con un índice de fluidez de fundido entre 1 y 4 g/10 min o 1 a 3 g/10 min o 1.5-2.5 g/10 min se puede usar en el proceso de moldeo por soplado para elaborar cepillos dentales unitarios.

En ciertas modalidades de extrusión de moldeo por soplado, uno o más materiales se pueden usar para producir un cepillo dental, por ejemplo, un material de plástico duro, como polipropileno, PET, PET-G, LDPE, HDPE. En ciertas modalidades dos o más materiales se pueden usar para producir un mango de cepillo dental, por ejemplo, un material de plástico duro enumerado anteriormente y uno o más elastómeros termoplásticos (TPE, por sus siglas en inglés) químicamente compatible con el primer material. Los ejemplos de TPE incluyen sitrénicos (S-TPE, por sus siglas en inglés), copoliésteres (COPE, por sus siglas en inglés), poliuretanos (TPU, por sus siglas en inglés), poliamidas (PEBA, por sus siglas en inglés), mezclas de poliolefina (TPO, por sus siglas en inglés) y aleaciones de poliolefina (TPV, por sus siglas en inglés). Por ejemplo, un TPE con base en poliolefina como TPO se usará con un plástico duro con base en poliolefina como el polipropileno y ambos se introducen en la extrusión de la preforma para formar un mango del cepillo dental que comprende porciones que se elaboran de diferentes materiales que se conectan, de manera integral, uno al otro. Por ejemplo, en los cepillos dentales las porciones de superficie que se ponen en contacto con el pulgar o las puntas de los dedos se pueden elaborar de un plástico suave, mientras las porciones restantes del mango del cepillo dental se pueden elaborar de un plástico duro para dar al cepillo dental una rigidez suficiente. La preforma extruida que se elabora de diferentes materiales se moldea por soplado, después, en la cavidad para crear una forma final, en donde las porciones de diferente material se pueden deformar.

En ciertas modalidades de la presente invención, un cepillo dental se puede elaborar de capas múltiples de un material para crear superficies táctiles diferentes en una sola etapa simple en una sola cavidad de moldeado. Generalmente, en una modalidad de capas múltiples, una capa interior o sustrato se elabora de un primer material el cual es el material principal que comprende la carga y es, típicamente, más grueso que las capas exteriores posteriores; y una capa exterior se puede elaborar de un material más suave que tiene un coeficiente de fricción con la piel mayor, u otras características táctiles mejoradas. Las capas se pueden elaborar en una de tres maneras: (1) Se pueden preparar hacia arriba de un orificio de extrusión en el caso de una extrusión de moldeo por soplado o extrusión de soldadura, en tal caso las capas se funden y se unen y se coextruden, de manera integral, una con la otra, lo que se conoce como extrusión de moldeo por soplado de capa múltiple, o (2) se pueden preparar, separadamente, a través de procesos diversos de extrusión y unirse solo durante la etapa de moldea, en donde una preforma de un material sustrato se extrude y un segundo material se extrude, después, se corta en un parche o cupón o es moldeado por inyección, alternativamente, por sí mismo y se coloca, después, en la cavidad del molde, que es conocido para aquellos familiarizados en la materia como etiquetado en molde.

En la extrusión de moldeo por soplado de capas múltiples, se puede extrudir materiales múltiples en diferentes maneras, por ejemplo, una manera en las capas concéntricas, la segunda al varias la dirección radial y la tercera en una manera de variación axial por el que el material o el color varía a lo largo del eje de extrusión. En todas las tres maneras, la preforma extruida se crea mediante la introducción de diferentes materiales en ubicaciones específicas y presiones de inyección hacia arriba de los anillos de extrusión. Mediante el uso de este método, se pueden producir los mangos del cepillo dental con hasta siete capas o rayas múltiples. En una tercera manera en donde el material o el color varía a lo largo del eje de extrusión, el puerto de inyección se puede abrir y cerrar, selectivamente, durante la formación de una preforma que formará un mango del cepillo dental.

En ciertas modalidades, como se muestra en la Figura 17, que muestra una sección detallada de un extrusor 400, que comprende un troquel 402 y un mandril 404, con una preforma de forma de núcleo tubular 420, para producir una preforma 420 que tiene más de una capa. El extrusor 400 incluye al menos un mecanismo de material de inyección 410, como se muestra en la Figura 17, puede ser otro extrusor tobera ubicado, típicamente, hacia abajo desde el primero que se controla por una válvula 411 para inyectar un segundo material 412 que provee una o más propiedades físicas a un mango del cepillo dental, que puede ser el mismo o diferente a cualquier material anterior o posterior. Los ejemplos de propiedades físicas incluyen textura, color, coeficiente de fricción, rigidez, suavidad o como se ejemplificó en la Figura 17, que se proveen por adición de colorante C1 al segundo material 412 o alternativa y directamente en la preforma 420 para colorear con colorante C1. En ciertas modalidades puede existir un mecanismo de inyección de material adicional 416 que se controla por una válvula 417 que inyecta un tercer material 418, y provee una o más propiedades físicas a un mango del cepillo dental, que puede ser el mismo o diferente a un material anterior o posterior, como se explicó, anteriormente. En este ejemplo, como con el segundo material la propiedad física se provee de color mediante la adición de colorante C2 al tercer material 418, el cual se extrude en la superficie exterior de la preforma 420 o, alternativamente, el colorante C2 se puede agregar, directamente, en la preforma 420 para colorearla con colorante C2, por ejemplo, como se muestra en la Figura 17A existe una preforma de capa múltiple 420 donde el material coloreado 412, 418 se inyecta para formar una capa en la superficie exterior de la preforma 420 en patrones secuenciales. Los colorantes C1 y C2 se pueden inyectar en una manera para crear diferentes colores a lo largo de la preforma 420 mientras sale del extrusor 400. El extrusor puede tener más de dos mecanismos de color para crear aún más variedad de colores. La Figura 17A muestra una inyección de colorante C1 , C2 que colorea la preforma entera 420 en patrones secuenciales. La Figura 17B muestra colorantes múltiples C1 , C2 que se aplican alrededor de la circunferencia de la preforma 420.

En ciertas modalidades de la presente invención, se puede adicionar capas adicionales al mango del cepillo dental hueco mediante el método de etiquetado en molde (IML, por sus siglas en inglés). El IML se usa para colocar y ubicar las etiquetas como etiquetas de TPE en una o más ubicaciones específicas en la superficie del mango del cepillo dental. El IML es la inclusión de uno o más componentes previamente elaborados flexibles pero sólidos que formarán una parte intrínseca del mango del cepillo dental al juntar y conformar, íntimamente, a la superficie exterior de la parte de moldeo por soplado. La ubicación del ML se puede usar para mejorar la apariencia cosmética, textura, agarre, sensación, coeficiente de fricción o suavidad del mango 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 de moldearse mediante el uso de vacío o puertos de conducto para proveer la ubicación de la etiqueta en la parte y una textura para la superficie exterior táctil de la porción del IML del mango del cepillo dental. El grosor y durómetro del TPE se seleccionan para permitir que el TPE se deforme, prácticamente, y al menos se vuelva a fundir, parcialmente, en la superficie de contacto con la preforma, para que así el etiquetado alrededor de una esquina del compuesto se pueda alcanzar con resultados cosméticos satisfactorios.

En ciertas modalidades de un cepillo dental de capas múltiples que se elabora mediante IML, el grosor de las etiquetas es lo suficientemente delgado para deformarse, prácticamente, durante la etapa de moldeo por soplado para que así las etiquetas se conformen a una forma tridimensional o a los contornos de la cavidad del molde y mantener esa forma después que el mango del cepillo dental se remueva del molde. En ciertas modalidades las etiquetas que se elaboran de un material con base en TPE pueden ser por debajo de 0.30 mm, 0.25 mm, 0.20 mm o 0.10 mm de grosor. Por ejemplo las etiquetas que se elaboran de un TPE con base en un polipropileno en el Shore A de intervalo 30-50 pueden ser por debajo de 0.25 mm de grosor cuando la pared de parte de polipropileno es de 1 -3 mm de grosor para asegurar la formación adecuada de los contornos de la cavidad del molde que tienen radios de curvatura menor que 0.5/mm.

En otra modalidad de un cepillo dental de capas múltiples elaborado mediante etiquetado en molde, las etiquetas tienen un grosor que les permite adherirse, químicamente, mediante refundido para la preforma soplado durante el moldeo por soplado, pero no se deforman, prácticamente, en la superficie exterior. En algunos ejemplos de esta modalidad, las etiquetas pueden ser pretexturadas en una etapa de extrusión anterior mediante grabado o en una etapa de moldeo por inyección. En esta modalidad, las etiquetas puede ser más delgadas que 0.25 mm, 0.30 mm o 0.40 mm.

Aún en una modalidad adicional de un cepillo de capas múltiples que se elabora mediante IML, el grosor de la etiqueta es lo suficientemente delgado, por ejemplo, más delgado que 0.10 mm, 0.15 mm, o 0.2 mm para deformarse, prácticamente, durante la etapa de moldeo por soplado para que las etiquetas conformen y retengan la macroestructura o la macrotextura de la superficie del molde, pero no tan delgadas para que retengan la macroestructura de la superficie del molde. En este ejemplo, la macroestructura se define para comprender la textura o características en una escala de longitud mayor que 0.1 mm, tales como cordones táctiles, prominencias, hoyuelos o protuberancias; y la microestructura se define para comprender textura o características en una escala de longitud inferior a 0.01 mm como texturas granalladas, texturas mate, líneas de rebaba o líneas de partición. En esta modalidad, las etiquetas deben ser más gruesas que 0.10 mm.

En ciertas modalidades de la presente invención, las etiquetas TPE se cortan a troquel. En otras modalidades de la presente invención, las etiquetas 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 se pueden, además, predecorar o preimprimir antes de la instalación durante el moldeo. La impresión se puede realizar en la superficie exterior de la etiqueta o si la etiqueta es transparente o translúcida, la impresión se puede realizar en la superficie interna de la etiqueta que se pondrá en contacto con la superficie exterior del mango del cepillo dental. En esta modalidad, la superficie interna de la etiqueta impresa se puede aislar del usuario, de químicos y agua que se provee para una durabilidad mejorada.

Adicionalmente del etiquetado en el molde asistido por vacío (IML, por sus siglas en inglés), existe un número de métodos por los cuales la decoración se puede agregar a un mango del cepillo dental. Por ejemplo, una manga encogida se puede envolver alrededor de un cepillo dental o una porción de este, por ejemplo un mango del cepillo dental y se encoge por la aplicación de calor, vapor o ambos para crear una manga decorativa ajustable que se sujeta, firmemente, al mango. Esta manga puede tener un extremo envuelto sobre un hombro al cual se sujeta un cabezal o una porción del cabezal y cuello. La manga puede tener un extremo plegado debajo de un tapón, para el cual se diseñó la porción moldeada del mango. Esto puede servir para sellar uno o ambos bordes abierto de la manga encogida y proteger de la entrada de agua u otros contaminantes, o puede solo ayudar en la decoración, diseño y sensación en la mano. Cualquier extremo, ningún extremo o ambos extremos se pueden plegar y contenerse bajo una parte ajustada por separado como un cabezal o tapón.

En otra modalidad, la decoración se puede imprimir, directamente, en la superficie de un mango del cepillo dental al seguir la operación de moldeo por soplado. La impresión de decoración se puede realizar, además, en la preforma después de la extrusión pero antes de la operación de soplado para aprovechar el carácter único descartado de la superficie exterior de la preforma extruida antes de soplar en una superficie de compuesto que sería difícil o imposible de imprimir, eficientemente.

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 ello, 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 mm" 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 (15)

REIVINDICACIONES:

1 . Un método de extrusión para moldear por soplado un cepillo dental unitario que tiene una cavidad interior; el método comprende: a) proveer un molde de soplado de extrusión que tiene un eje longitudinal y una cavidad, la cavidad tiene una porción de cabezal, porción del cuello y porción del mango y una superficie que define un área transversal; caracterizado porque la cavidad tiene al menos un área transversal mayor bordeada por dos áreas transversales más pequeñas a lo largo del eje longitudinal del molde de soplado o un área transversal menor bordeada por dos áreas transversales mayores a lo largo del eje longitudinal del molde de soplado; b) extrudir una preforma que comprende una resina termoplástica, la preforma incluye una cavidad interior y una superficie exterior, en donde la superficie exterior define un área transversal de la preforma; c) cerrar el molde soplado; d) expandir la preforma mediante el uso de un fluido para poner en contacto la superficie de la cavidad y el subconjunto para producir un mango de cepillo dental que tiene una cavidad interior.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la porción del cabezal de la cavidad del molde de soplado comprende uno o más pasadores de agujero para mechón.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque los pasadores de agujero para mechón tienen un diámetro de 1.5 mm a 3 mm.

4. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, caracterizado además porque en la preforma la resina termoplástica tiene un MFI de 1 g/10 min a 4 g/10 min en una temperatura principal de 180 °C a 220 °C.

5. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, caracterizado además porque la porción del cabezal de la cavidad del molde de soplado comprende uno o más conductos.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque uno o más conductos se ubican entre uno o más pasadores de agujero para mechón y el molde de soplado.

7. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2- 6, caracterizado además porque uno o más pasadores de agujeros para mechón tienen de 1 grado a 4 grados de calado.

8. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2- 7, caracterizado además porque los pasadores de agujero para mechón son movibles.

9. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2- 8, caracterizado además porque los pasadores de agujeros para mechón se extienden en la cavidad del molde de soplado mientras el molde de soplado se cierra.

10. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-8, caracterizado además porque los pasadores de agujero para mechón se extienden en la cavidad del molde de soplado, después que el molde de soplado se cerró.

11. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8- 10, caracterizado además porque existen uno o más conductos ubicados entre uno o más pasadores de agujero para mechón y el molde de soplado.

12. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2- 11 , caracterizado además porque la porción del cabezal de la cavidad del molde de soplado comprende una placa base de cabezal de cepillo movible.

13. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2-12, caracterizado además porque la porción del cabezal de la cavidad del molde de soplado comprende una placa posterior movible.

14. El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la porción del cabezal de la cavidad del molde de soplado comprende uno o más mechones que se extienden en la cavidad del molde de soplado.

15. Un cepillo dental que se elabora mediante el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 -14, que comprende: a) un cabeza, cuello, mango, extremo del mango, extremo del cabezal, superficie exterior, cavidad interna y ejes longitudinales; b) la cavidad interior que tiene una superficie que define un área transversal; caracterizado porque la cavidad interior tiene al menos una de un área transversal mayor, bordeada por dos áreas transversales menores a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental o un área transversal menor bordeada por dos áreas transversales mayores a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental; c) la superficie exterior que define un área transversal de la superficie exterior; d) una pared que se forma de la superficie de la cavidad exterior y la superficie de la cavidad interior; en donde el cepillo dental que comprende un solo componente unitario.