MXPA99005983A - Mejoras en la elaboracion de cepillos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento para formar un implemento de aseo, caracterizado porque comprende los pasos de:(i) proveer una preforma que comprende un material de plástico y que tiene una cabeza y un mango, en donde dicha cabeza tiene uno o más espacios vacíos que dividen a dicha cabeza en por lo menos dos segmentos;(ii) inyectar un elastómero que tiene un módulo de elasticidad de menos de 500 Mpa en dicho espacio vacío en un punto de inyección final a una temperatura de por lo menos aproximadamente 245ºC, fundiendo asídicho elastómero a dichos segmentos y formado una junta elásticamente flexible, en donde dicho elastómero es laúnica junta mecánica entre dichos segmentos de tal manera que dichos segmentos se pueden flexionar con relación uno al otro;y (iii) en donde se puede estirar dicho elastómero a por lo menos aproximadamente 120%de su longitud sin estirar sin que dicho elastómero se separe de dichos segmentos.

Description

MEJORAS EN LA ELABORACIÓN DE CEPILLOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un procedimiento para elaborar implementos de dos componentes, moldeados mediante inyección, para el aseo personal, especialmente cepillos de dientes. En particular ésta se refiere a un procedimiento para mejorar la adhesión entre los elastómeros termoplásticos y los termoplásticos de manera que las juntas entre los materiales en el cuello o cabeza del implemento puedan soportar el flexionamiento repetido sin pérdida de adhesión en la junta. La invención se refiere además a implementos de dos componentes, moldeados mediante inyección para el aseo personal que tienen niveles altos de adhesión entre los componentes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La configuración de los dientes humanos requieren que el contorno ideal de las cerdas de los cepillos de dientes para lavar las superficies externas o bucales de los dientes sea cóncavo y que el contorno ideal de las cerdas para cepillar las superficies internas o linguales de los dientes sea convexa. Sin embargo, la mayoría de los cepillos todavía son relativamente rígidos, de construcción en una sola pieza y de configuración fija. Los cuerpos de los cepillos de dientes y de implementos similares son elaborados típicamente a partir de polipropileno o materiales termoplásticos similares. En muchos cepillos se utiliza un segundo componente elastomérico, tal como un eiastómero termoplástico en el mango para ayudar a la sujeción o para proveer un aspecto distintivo. Actualmente el cepillo de dos componentes típicamente se hace mediante moldeo por inyección, tal y como es descrito en "Zahoransky's fully automatic two-colour mould", Brossa Press (1989). El procedimiento típicamente involucra un primer paso de moldeo en el cual un cuerpo termoplástico es elaborado, incorporando vacíos para aceptar el elastómero. En un segundo paso, el elastómero es inyectado en los espacios vacíos en donde típicamente se anclarán mecánicamente de manera parcial al enfriarse y fraguarse, y además se fusionará al cuerpo termoplástico. En el mango, las exigencias sobre la junta entre el cuerpo termoplástico y el elastómero no son típicamente altas. Sin embargo, se han descrito cepillos que incorporan una unión para permitir que la cabeza se flexione en relación al mango tal y como es descrito por ejemplo, en los documentos EP-A-371 ,293 o EP-A-613,636. En los cepillos descritos en tales documentos la unión flexible emplea un elastómero para ayudar o para modificar la flexibilidad y la junta entre el elastómero y el cuerpo estará sometida a una tensión mayor. Los documentos WO 92/17092, WO 92/17093 y WO 96/02165 describen cepillos de dientes que tienen cabezas elásticamente flexibles que portan cerdas, estando las cabezas, en ciertas modalidades, en forma de dos o más segmentos los cuáles están unidos de manera flexible y elástica uno con otro. Los espacios entre los segmentos se pueden llenar totalmente o parcialmente con un elastómero. En los cepillos de este tipo de construcción la unión entre el elastómero y el cuerpo puede estar sometida a una tensión bastante grande, aplicada de manera repetida a través del uso frecuente. Sin embargo, ninguno de los documentos antes mencionados describe como conseguir una junta robusta entre los dos materiales que resistirá el uso repetido. Actualmente se ha encontrado de manera sorprendente que la fuerza de la fusión entre el elastómero y el cuerpo del cepillo puede ser mejorada de manera substancial elevando la temperatura de inyección del elastómero por encima del intervalo de 190°C-210°C utilizadas de manera acostumbrada, sin la degradación térmica del elastómero. Es por consiguiente un objeto de esta invención proveer un procedimiento para elaborar implementos de dos componentes moldeados mediante inyección, para el aseo personal los cuales pueden flexionarse elásticamente y que tienen una durabilidad a largo plazo buena. Es un objeto adicional de esta invención proveer un implemento de dos componentes moldeado mediante inyección, para el aseo personal que tenga una fuerza de fusión incrementada entre un cuerpo plástico y un elastómero.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De conformidad con un aspecto de la presente invención se provee un procedimiento para formar una junta elásticamente flexible en el mango o cabeza de un implemento de aseo personal; constando el implemento de un mango que tiene dos extremos, y en un extremo del mismo, una cabeza que consta de medios de aseo; constando el procedimiento de los pasos de: i) Proveer una preforma del implemento que incluye al menos una región de material plástico que define un espacio vacío en la cabeza o en el mango; y ii) Inyectar un elastómero en el espacio vacío a una temperatura de al menos 245°C fusionando por lo tanto el elastómero al material plástico y formando la junta elásticamente flexible. De conformidad con un segundo aspecto de la invención se provee un implemento de aseo personal que tiene un mango extendido y una cabeza dispuesta en un extremo del mismo, constando la cabeza de medios de aseo; incluyendo el mango o la cabeza una junta elásticamente flexible entre una primera región elaborada de un material plástico con un punto de ablandamiento Vicat de menos de 245°C, y una segunda región elaborada de un elastómero, en donde el elastómero es fusionado al material plástico de manera tal que el elastómero pueda ser estirado a 120% de su longitud sin estirar sin que el elastómero se separe del material plástico.

El procedimiento de esta invención provee adhesión mejorada entre el elastómero y los componentes de plástico de manera que las juntas flexibles en donde los dos componentes son unidos juntos mediante fusión sean más capaces de soportar la flexión repetida sin que se degrade la unión. Por lo tanto la durabilidad del implemento se mejora.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El implemento de aseo personal de esta invención puede ser cualquier implemento del tipo que tenga un mango lo suficientemente extendido para que el usuario lo sujete, y una cabeza dispuesta en un extremo del mango, consta de medios de aseo. El implemento puede ser por ejemplo, un cepillo de dientes, un cepillo para pelo o un implemento de masaje. Más específicamente es un cepillo de dientes. La cabeza consta de medios de aseo. Los medios de aseo pueden tomar la forma de cerdas, dientes para peinar, materiales de pulido, almohadillas para masaje por frotación y similares. En las modalidades preferidas de la presente el implemento es un cepillo de dientes en donde los medios de aseo constan de una pluralidad de cerdas que se extienden desde la cabeza. La cabeza puede estar conectada de manera desprendible al mango para permitir por ejemplo, el reemplazamiento de la cabeza cuando las cerdas se desgasten, en cuyo caso la cabeza tiene un punto de adhesión para el mango. La cabeza puede constar de una pluralidad de segmentos conectados. Un primer segmento de la cabeza puede ser continuo con el mango. En una modalidad preferida el mango y el primer segmento de cabeza es una pieza individual formada mediante moldeo por inyección. De preferencia, el mango y todos los segmentos de cabeza son formados dentro de un molde individual mediante moldeo por inyección. En cualquier caso el mango tiene un eje longitudinal que se extiende entre sus dos extremos. Este eje define además el eje longitudinal de la cabeza la cuál es co-extensiva con el eje del mango. De preferencia la cabeza es de una construcción generalmente aplanada que tiene un par de caras opuestas y que además la cabeza tiene un eje transversal que descansa de manera ortogonal al eje longitudinal y generalmente paralelo a las caras opuestas. Las referencias a transverso o longitudinal en la presente se refieren a las direcciones las cuales son respectivamente paralelas a estos ejes transversos y longitudinales, a menos de que se indique otra cosa. Una característica esencial del implemento de esta invención, y el procedimiento para formar un implemento es que el implemento, o el implemento formado de ésta manera, incluye una junta elásticamente flexible en el mango o la cabeza, constando la junta de un material plástico y un elastómero. En la presente el término "junta elásticamente flexible" significa una región que consta de material tanto plástico como elastómero que permite que se articule al aplicársele una fuerza experimentada bajo condiciones normales de utilización para el implemento, y además, que cuando la fuerza es retirada el implemento regresará esencialmente a la misma configuración inicial dentro de 60 segundos, de preferencia dentro de 30 segundos. De preferencia la cabeza incluye una junta elásticamente flexible como tal. La cabeza y mango son generalmente elaborados a partir de materiales relativamente no comprimibles, de preferencia con un módulo de elasticidad de al menos 500 Mpa, muy preferido de al menos cerca de 1000 Mpa, los cuales son convencionales en la fabricación de cepillos dentales, especialmente de materiales de plástico. De manera especial, el material plástico tiene un punto de ablandamiento Vicat de menos de 245°C, más preferido de menos de 220°C y especialmente menos de 200°C. Los materiales de plástico apropiados incluyen por ejemplo, poliamidas y polipropilenos. Se prefiere el polipropileno. Los polipropilenos apropiados incluyen el material 'Polipropileno PM 1600' (vendido por Shell), que tiene un módulo de elasticidad (ISO 178) de 1500 Mpa y Apryl 3400 NA1 de Elf Atochem. De preferencia, un agente espumante tal como un Hidrocerol HP20DP proveniente de Boehringer-Mannheim se mezcla con el propileno a un nivel de aproximadamente 1% hasta 3%, de preferencia desde 1.5% hasta 2.5% en peso de polipropileno. El agente espumante ayuda al flujo del polipropileno durante el moldeo y, en particular, ayuda a asegurar la formación uniforme de goznes, en donde son utilizados. El mango mismo es generalmente rígido y puede ser de una forma que es convencional en la fabricación de cepillos de dientes. De manera opcional, el mango puede constar de una porción de cuello que es más flexible que el resto del mango mediante por ejemplo, la inclusión de una junta flexible tal y como la descrita en la presente. En un primer paso el procedimiento de conformidad con la invención, se provee una preforma del implemento que incluye al menos una región de material plástico que define un espacio vacío en la cabeza o en el mango. La preforma del implemento es esencialmente el implemento antes de la inyección del elastómero y opcionalmente, antes de otros procesos de terminado, tales como la adhesión de los medios de aseo. Al menos una región de material plástico puede ser la totalidad de la preforma del implemento o una porción más pequeña del mismo. Los materiales de plástico apropiados son descritos antes en la presente. El espacio vacío puede ser una ranura simple en la cabeza o una forma más compleja. Esta debe ser de dimensiones tales que la cabeza o el mango estén debilitados, o en otras palabras, sean flexibles en ese punto. En las modalidades preferidas de la presente la preforma de blanco incluye uno o más espacios vacíos en la forma de ranuras o espacios los cuáles dividen la cabeza en segmentos. De preferencia hay dos, tres o cuatro segmentos, preferiblemente cuatro. Un número mayor de estos puede incrementar la complejidad de fabricación, y en un cepillo de dientes en donde los manojos de cerdas son insertados sólo en los segmentos de cabeza, esto hace difícil conseguir una densidad de manojo suficientemente alta en la cabeza del cepillo. Los segmentos de la cabeza pueden tener cualquier relación espacial apropiada una con otra de manera tal como el estar en capas u ordenadas, por ejemplo en cuadrantes de la cabeza del cepillo. De preferencia, los dos segmentos están dispuestos en secuencia longitudinal a lo largo de la cabeza de manera que una línea longitudinal dibujada desde el extremo del mango de la cabeza hacia el extremo libre de la cabeza pase a través del primer segmento de cabeza después al segundo segmento de cabeza, etc. Más especialmente, hay un primer segmento de cabeza el cual está conectado a, o es continuo con, el mango y uno o más segmentos de cabeza adicionales ordenados en secuencia longitudinal hacia el extremo libre de la cabeza. De preferencia también, los segmentos son una capa individual de manera que cualquier línea dibujada desde la cabeza perpendicular a sus dos caras opuestas generalmente pasará a través de sólo un tipo de material. En general, cada segmento de cabeza se elaborará del mismo material el cuál preferiblemente será el mismo material que el mango de manera que estos puedan ser hechos en un sólo paso de moldeo por inyección. En el implemento terminado, todos los segmentos de cabeza están conectados mediante un medio de conexión. El medio de conexión puede tomar cualquier forma que sea apropiada para el implemento en su función pretendida, provisto que existe al menos una junta elásticamente flexible en donde el elastómero está fusionado a una región plástica . El medio de conexión puede, por ejemplo, ser uniones plásticas adhesivas, que están integrados con, o conectados de manera desprendible a, los segmentos de cabeza, uniones de metal, o elastómero el cual está fusionado a los segmentos de plástico. En las modalidades preferidas de la presente, al menos uno de los segmentos está unido a un segmento adyacente o al mango mediante un medio de conexión que consiste esencialmente de un elastómero que tiene un módulo de elasticidad de menos de 500 MPa. En la presente con el término "que consiste esencialmente de un elastómero" se quiere decir que el elastómero es la única unión mecánica entre el segmento y el segmento adyacente o mango. Con el término la única unión mecánica, lo que se quiere decir es que no hay uniones no elastoméricas continuas tales como puentes o resortes que conecten los segmentos. El elastómero puede, sin embargo, tener otros materiales dispersos dentro del mismo, tales como manchas de metal o pigmentos que podían ser utilizados por ejemplo, para proveer un aspecto distintivo. Estos materiales adicionales generalmente contribuirán de manera negligible a la conexión mecánica entre los segmentos y/o mango de manera tal que su remoción no alterará materialmente la resistencia de la conexión. En las modalidades preferidas existen uno o más segmentos que no son conectados hasta que el elastómero es inyectado, y la preforma del implemento puede constar de varios segmentos no conectados los cuales son mantenidos en posición relativa uno con otro sólo mediante el molde en el cual la preforma del implemento es preparada y provista. Los espacios entre los segmentos son espacios vacíos los cuáles, si son llenados con el elastómero pueden constituir las juntas elásticamente flexibles, de manera que un segmento puede articularse en relación al otro. En las modalidades altamente preferidas de la presente la cabeza tiene una cara superior y una cara inferior y el medio de conexión consiste de bandas de elastómeros que se extienden de manera transversal a través de la cabeza y desde la cara superior hacia la cara inferior. Por ejemplo, en una cabeza que consta de cuatro segmentos, secuenciados de manera longitudinal a lo largo de la cabeza, siendo el primer segmento coextensivo con el mango, hay tres de tales medios de conexión. Las bandas de elastómero pueden variar en espesor, ya sea de una banda a la siguiente o incluso a través de la anchura o a lo largo de la profundidad de la banda. De manera apropiada, su espesor medido a lo largo del eje longitudinal, está en el intervalo desde 0.1 mm hasta aproximadamente 10 mm, de preferencia desde 0.3 mm a aproximadamente 5 mm, muy preferido desde 0.5 mm a aproximadamente 3 mm. En las modalidades alternativas, los segmentos son conectados adicionalmente mediante goznes del mismo material que los segmentos, siendo los goznes más delgados o más estrechos que los segmentos que conectan, y la preforma del implemento completo formando una pieza interconectada. Por supuesto que puede haber dentro del mismo implemento, algunos medios de conexión los cuales constan de goznes y otros los cuales consisten esencialmente de un elastómero. Los espacios vacíos entre los segmentos conectados mediante los goznes serán referidos de aquí en adelante como ranuras. Las ranuras pueden ser de una anchura y profundidad variables y las distancias entre las ranuras pueden también ser variadas. De esta manera la flexibilidad de la cabeza a lo largo de la longitud y/o a través del ancho de la cabeza puede ser modificada. De preferencia sólo las ranuras transversales son modificadas en esta manera. Cambiando la profundidad de las ranuras se controla la localización y espesor de los goznes que conectan los segmentos. En las modalidades con gozne preferidas, la cabeza tiene un par de caras opuestas con ranuras sobre cada lado localizadas de manera opuesta una con otra en pares de manera que exista un gozne residual entre las dos caras. Para una cabeza de cepillo dental de entre aproximadamente 4 a aproximadamente 6 mm de espesor, típicamente de alrededor de 5 mm, las profundidades apropiadas de las ranuras están en el intervalo de 1.4 a aproximadamente 3 mm, de preferencia desde 1.5 hasta aproximadamente 2.8 mm. Los espesores de gozne apropiados están en el intervalo desde 0.4 hasta aproximadamente 2.0 mm, de preferencia desde 0.5 hasta aproximadamente 1.5 mm. Entonces en donde las ranuras transversales son utilizadas, se desea que los goznes que están o que estarán cerca del mango sean menos flexibles que aquellas que están o estarán más lejos del mismo. En esta manera se puede conseguir un doblado más uniforme de la cabeza. La variación en la flexibilidad puede conseguirse variando los espesores de los goznes. En una modalidad preferida el gozne más cercano al mango es hasta 3 veces, de preferencia hasta 2 veces más grueso que el gozne que está más alejado del mango. Un conjunto de ejemplos de espesores de gozne para un cepillo dental con tres ranuras transversales son respectivamente alrededor de 1.2, 0.6 y 0.6 mm tomándolas desde el extremo del mango. Si se utilizan goznes idénticos a lo largo de la cabeza del cepillo entonces existe una tendencia para que la flexión de la cabeza se presente predominantemente en el gozne más cercano al mango. La profundidad de las ranuras sobre una de las caras puede ser diferente a aquellas en la cara opuesta. Incrementando la anchura de las ranuras se incrementa el espacio entre los segmentos y por lo tanto la longitud de los goznes, lo cual incrementa su flexibilidad. Sin embargo, puesto que se prefiere que los medios de aseo, tales como cerdas, estén soportadas sobre los segmentos en vez de que estén sobre el elastómero inyectado entre los segmentos, la longitud aumentada de la ranura también deja menos espacio para los medios de aseo, dentro de un tamaño de cabeza determinado. Las anchuras de ranura apropiadas están en el intervalo desde 0.3 hasta 3.0 mm, de preferencia desde 1.2 hasta aproximadamente 2.0 mm. De preferencia las ranuras están ligeramente ahusadas hacia dentro hacia el fondo de la ranura, convergiendo apropiadamente en un ángulo de aproximadamente 3 a 10°, para facilitar el moldeo. A medida que el implemento es flexionado la anchura de la ranura cambia, más rápidamente en la parte alta de la ranura que en el fondo de la ranura, siendo el cambio relativo una función de la anchura y la profundidad de la ranura. Ya que este cambio en la anchura de la ranura resulta en la compresión o tensión del elastómero contenido dentro de la ranura, se puede ver que, para un elastómero determinado, la geometría de la ranura puede ser utilizada para controlar la flexión del implemento.

Los goznes pueden ser de la longitud completa de las ranuras o, de preferencia, estos pueden tener uno o más espacios en o a los lados de los goznes siendo las ranuras en estas regiones la profundidad completa de la cabeza. Esto tiene la ventaja de permitir un sólo punto de inyección para el elastómero cuando se moldea la cabeza. El espacio permite que el elastómero fluya de una cara a la otra durante el procedimiento de moldeo. En una modalidad preferida, los goznes son discontinuos, con dos o más goznes, de preferencia sólo 2, conectando cada segmento con su vecino o con el mango. En esta modalidad hay espacios entre los goznes y a cada lado. En las ranuras lineales, las anchuras de los goznes no son generalmente críticas, provisto que estos están de manera tal que los espacios son todavía creados, sin embargo, los goznes anchos pueden ser sometidos a distorsión si estos son utilizados dentro de una ranura no lineal. Las anchuras de gozne apropiadas están entre el intervalo desde 0.5 hasta aproximadamente 4.0 mm, de preferencia desde 1.0 hasta aproximadamente 3.0 mm. Se prefiere que cada gozne esté localizado entre las dos caras y a una distancia de al menos cerca de 10%, de preferencia cerca de 20%, muy preferido al menos cerca de 30% de la profundidad de la cabeza desde cada una de las caras. La distancia del gozne desde la cara se mide mediante la línea perpendicular dibujada desde la parte alta de la cara a la superficie límite más cercana del centro del gozne. El colocar los goznes lejos de las caras de la cabeza del implemento significa que éstas están sometidas a menos estiramiento o compresión a medida que la cabeza es flexionada y se mejora su durabilidad. En una modalidad particularmente preferida, la cabeza del implemento tiene ranuras transversales las cuales están acomodadas en pares de manera tal que un miembro de cada par está sobre cada cara y se opone directamente al otro miembro del par, conectando uno o más de los goznes intermedios los segmentos de manera que cada gozne se localice entre las dos caras y a una distancia de al menos cerca de 10%, de preferencia al menos cerca de 20%, muy preferido al menos cerca de 30% de la profundidad de la cabeza desde cada una de las caras. En un segundo paso esencial del procedimiento de conformidad con la invención, el elastómero es inyectado en los espacios vacíos a una temperatura de al menos cerca de 245°C, fusionando por lo tanto el elastómero al material plástico y formando la junta elásticamente flexible. De preferencia el elastómero es inyectado a una temperatura en el intervalo de 245°C a aproximadamente 270°C, de preferencia en el intervalo de 250°C a aproximadamente 260°C. La temperatura de inyección es la temperatura a la cual el elastómero entra al molde. En una instalación típica de moldeo por inyección que involucra un cilindro de inyección alimentado con un tornillo está puede no ser la misma que la temperatura del elastómero del cilindro. De preferencia una temperatura menor es utilizada en el cilindro, de alrededor de 210°C a aproximadamente 220°C, para reducir la posibilidad de calcinación o degradación térmica del elastómero, estando provisto el calentamiento a la termperatura de inyección final a través de un pasaje caliente entre la boquilla del cilindro y el punto de inyección final.

Otras condiciones preferidas para el paso de inyección del elastómero incluyen: a) Una presión de inyección en el intervalo de 30 a aproximadamente 80 MPa, de preferencia de 40 a aproximadamente 70 MPa, muy preferido desde 50 a aproximadamente 60 MPa y un tiempo de inyección del elastómero de menos de 1 segundo, de preferencia menos de aproximadamente 0.8s. Los tiempos de inyección cortos facilitan que el elastómero alcance todas las áreas de la junta flexible a la temperatura deseada. b) Una presión de retención, después de que el elastómero ha sido completamente inyectado, en el intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 MPa, de preferencia desde 8 hasta 12 MPa, mantenida por aproximadamente 2 a 5 segundos. Los elastómeros son bien conocidos en la técnica de moldeo por inyección. El término "efastómero" en la presente se refiere a un material que es tanto elásticamente comprimible como elásticamente extensible. Para los propósitos de la invención, los elastómeros apropiados tienen un módulo de elasticidad de menos de 500 MPa. Los elastómeros preferidos para ser utilizados en la presente tienen un módulo de elasticidad de menos de aproximadamente 300 MPa, especialmente preferidos son los elastómeros termoplásticos con una dureza de aproximadamente 30 Shore A a 74 Shore D, los elastómeros tipo poliolefina tales como estiren-etilen-butilen-estireno (SEBS) son preferidos, por ejemplo aquellos con base de Kraton® G, pero también se pueden utilizar otras clases de elastómero tales como los poliuretanos y las poliamidas. Un elastómero de ejemplo es 'PTS Thermoflex 75' (vendido por Plástic Technologie Service, Alemania), que tiene un módulo de elasticidad (ISO 178) de 100 MPa y una dureza (ISO 868) de 80 Shore A. Los elastómeros PLI2291 , PLI2292, y PL12293 (vendidos por Multibase, Saint Laurent Du Pont, Francia) también son apropiados para ser utilizados en la presente. En general, al elegir el elastómero de manera que esté basado en la misma clase química de polímeros que el material de los segmentos de la cabeza ayuda a fusionar el elastómero a los segmentos de cabeza. Por ejemplo, cuando los segmentos de cabeza son elaborados a partir de polipropileno, el elastómero de preferencia está basado en una poleolefina. Los elastómeros pueden mezclarse opcionalmente con un plastificante apropiado o un agente espumante para hacerlos más comprimibles. El color del elastómero puede ser el mismo que el de los segmentos de cabeza, o puede ser diferente consiguiendo por lo tanto una apariencia con patrón en bandas diferente distintivo. Se puede utilizar más de un tipo de elastómero dentro del implemento como un total. Esto puede ser apropiado, por ejemplo cuando se desea modificar la flexibilidad de la cabeza de manera progresiva a lo largo de sus longitudes. Una manera de conseguir esto es utilizar un elastómero suave como el medio de conexión entre el par de segmentos más cercanos al extremo libre de la cabeza y un elastómero duro como el medio de conexión entre el par de segmentos más cercanos al extremo de mango de la cabeza.

El elastómero está preferiblemente fusionado a los segmentos adyacentes y/o al mango de manera que el elastómero pueda ser estirado a aproximadamente 120%, de preferencia aproximadamente 150%, muy preferido hasta aproximadamente 200% de su longitud no estirada sin que el elastómero se separe de ios segmentos de la cabeza. Esto hace la presente invención particularmente apropiada para construir cepillos dentales de cabeza flexible tal y como será descrito posteriormente en la presente. El grado y extensión de la fusión es suficiente para que el elastómero pueda ser estirado al menos cerca de 120 % de su longitud sin estirar sin que el elastómero se separe de los elementos de cabeza y/o el mango. De preferencia al menos cerca de 50%, muy preferido al menos cerca de 75%, especialmente cerca de 100% del área interfacial entre el elastómero y el segmento de cabeza o mango, y cualquier otro elastómero/interfase de segmento está fusionado en esta manera. Con la expresión "sin que el elastómero se separe de los segmentos de la cabeza y/o mango" en la presente se quiere decir que el elastómero no se separa completamente de los segmentos de la cabeza y/o el mango. Ya que incluso la pérdida parcial de adhesión del elastómero al segmento de cabeza o mango puede comprometer la fusión y/o integridad del implemento, se prefiere que se evite el desprendimiento incluso parcial. En las modalidades preferidas, el elastómero se desprenderá en menos de aproximadamente 30%, de preferencia menos de 15%, muy preferido, menos del 5% del área interfacial fusionada entre el elastómero y el segmento de la cabeza o el mango cuando el elastómero es estirado al menos 120%, de preferencia alrededor de 150%, muy preferido a aproximadamente 200% de su longitud no estirada. Los resultados anteriores deben cumplirse ya sea que el elastómero se estire mediante deflección lineal, movimientos torsionales o de doblamiento de un segmento en relación al segmento adyacente o mango. Debido a que para algunas geometrías de conexiones segmento-segmento o segmento-mango, o para los movimientos de doblamiento o torsionales de un segmento en relación a su vecino, existirán grados variados de estiramiento del elastómero a través de una interfase, se requiere cuidado al medir el desprendimiento parcial. En tales casos de extensión elastomérica diferencial, en cada punto sobre cualquiera de las ¡nterfases que se van a medir, el estiramiento debe medirse a lo largo de una línea dibujada a través del elastómero la cual es perpendicular a la interfase en el punto en donde se va a determinar la separación, cuando el implemento está en su estado no estirado, en reposo. En los modos de doblamiento o torsionales puede ser que esta línea se desvíe de la perpendicular a medida que un segmento es mueva en relación al otro. Durante su tiempo de vida útil, un implemento que tiene una cabeza elásticamente flexible, tal y como la descrita en la presente, éste puede estar sometido a estiramiento del elastómero mediante por ejemplo doblamiento de la cabeza, muchas miles de veces. Entonces de preferencia, la unión elastómero-segmento es capaz de soportar la extensión y la relajación repetidas del elastómero, hasta el grado descrito anteriormente, y de regreso al estado de reposo a través de al menos 10,000, de preferencia al menos 25,000, más preferiblemente 75,000 ciclos de extensión-relajación. En las modalidades altamente preferidas de la presente, la cabeza consta de al menos una ranura longitudinal que conecta las bandas del elastómero colocadas transversalmente y permite que el elastómero fluya de una banda a la otra durante un procedimiento de moldeo por inyección. En un implemento con un mango co-moldeado, esta ranura longitudinal puede extenderse a lo largo del mango de manera que el mismo punto de inyección del elastómero en el molde que es acostumbradamente utilizado para suministrar el elastómero para formar agarraderas del mango pueda ser también utilizado para inyectar el elastómero en los espacios vacíos en la cabeza. Normalmente, esta ranura longitudinal no se extenderá a través de la profundidad completa del mango o la cabeza en cualquiera de sus puntos, aunque esto pueda hacerse si se desea, por ejemplo, para suministrar puntos de sujeción opuestos sobre las superficies superior e inferior del mango. La presente invención es particularmente apropiada para la fabricación de implementos que tienen una cabeza elásticamente flexible. Con la expresión "cabeza elásticamente flexible" se quiere decir en la presente que cuando una fuerza de 3 Newton es aplicada a un extremo de la cabeza, el otro extremo se mantiene fijo, el extremo al cual la fuerza se le aplica se flexionará a través de un ángulo de al menos 2o y, cuando la fuerza de 3 Newton es retirada, la cabeza regresará a su posición original sin la aplicación de fuerza externa.

El extremo de la cabeza que se mantiene fijo está definido por la línea que es perpendicular al eje a lo largo del cuál el doblamiento toma lugar y que toca el primer punto para comprender unos medios de aseo, tal como una fila de cerdas de cepillo dental. El extremo de la cabeza donde la fuerza es aplicada es el extremo opuesto de la cabeza en el punto más lejano a lo largo del eje de doblamiento. El ángulo en el cual la cabeza se dobla cuando se aplica una fuerza de 3 Newton como se describe anteriormente es referido en la presente como el ángulo de flexión. El ángulo de flexión puede medirse convenientemente midiendo el desplazamiento vertical (y) del extremo libre de la cabeza bajo una presión de 3 Newton y la distancia y entre el punto de sujeción y el de aplicación de la fuerza (x), derivándose el ángulo de flexión por la relación tan(ang flex) =y/x. En las modalidades preferidas el ángulo de flexión es de al menos 3°, de preferencia al menos 5o y puede ser tan alto como 15° o más. En las modalidades preferidas en la presente, el implemento consta de medios de aseo sobre sólo una cara de la cabeza y esa cara está configurada de forma cóncava. En estas modalidades la cabeza preferiblemente tiene un ángulo de flexión tal que la cara cóncava pueda doblarse hasta el grado de que la cara se haga convexa. En el estado de reposo, la cara de la cabeza que comprende el medio de aseo puede ser cóncava a lo largo de ya sea su eje longitudinal o su eje transversal. En donde la cara es cóncava a lo largo del eje longitudinal, el radio de curvatura puede variar a lo largo de la longitud de la cabeza. El radio de curvatura de preferencia va de 10 a 500 mm, más preferiblemente de 15 a 250 mm, especialmente desde 25 a 150 mm. En el uso, los cepillos dentales de conformidad con esta invención pueden ser utilizados para limpieza de los dientes mediante una acción manual de cepillado de dientes completamente convencional, de preferencia en una manera recomendada por las autoridades de salud dental.

El implemento puede también ser un cepillo dental impulsado eléctricamente. La invención será descrita ahora a manera de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos acompañantes en los cuales: La figura 1 es una vista en perspectiva de un cepillo dental de conformidad con la invención. Algunas de las cerdas son omitidas con fines de claridad. La figura 2 es una vista lateral parcial de la cabeza de un cepillo dental de conformidad con la invención. La figura 3 es una vista de planta de la cara inferior de la cabeza de un cepillo de conformidad con la invención. La figura 4 es una vista en perspectiva de un cepillo dental con goznes de conformidad con la invención; el elastómero no se muestra para mostrar debidamente los goznes y ranuras más claramente. La figura 5 es un esquema que muestra las mediciones del ángulo de flexión. Refiriéndose a la figura 1 , un cepillo dental 1 tiene una cabeza aplanada 2 elásticamente flexible, que tiene una cara 3 superior y una cara 4 inferior las cuales son substancialmente paralelas una con otra, y un mango alargado 5 de polipropileno. La cabeza consta de cuatro segmentos 6 de polipropileno, el primero de los cuales es continuo con el mango 5. Los segmentos están conectados únicamente mediante bandas de un elastómero 7 de SEBS que tiene una dureza de 60 Shore A. Los segmentos 6 están longitudinalmente secuenciados a lo largo de un eje longitudinal A-A. Las bandas de elastómero 7 se extienden a través del eje transversal de la cabeza B-B y desde la cara 3 superior a la cara 4 inferior. Los manojos de cerdas 8 se extienden desde la cara 3 superior. En la práctica, el cepillo tiene cerdas que se extienden desde cada uno de los cuatro segmentos. La cara 3 superior es ligeramente cóncava, a lo largo del eje longitudinal A-A, que tiene un radio de curvatura de aproximadamente 75 mm. Las bandas de elastómero proporcionan suficiente flexibilidad a la cabeza del cepillo que éste puede doblarse a lo largo del eje longitudinal hasta que la cara superior se hace convexa. Al hacer esto el elastómero es estirado a lo largo de la cara superior. El elastómero sobre esta cara puede estirarse hasta más de 200% de su longitud no estirada sin ninguna pérdida observable de adhesión del elastómero a los segmentos. La cabeza puede repetidamente flexionarse a este grado y regresar al estado de reposo a través de 75,000 ciclos, sin que ocurra ningún desprendimiento del elastómero de los segmentos de la cabeza. El mango consta de las regiones 9 adicionales del mismo elastómero para formar un medio de sujeción funcional y atractivo. El cepillo dental es elaborado mediante moldeo por inyección secuencial de primero el polipropileno para formar el mango 5 y los segmentos 6 y después en un segundo paso el elastómero se inyecta a una temperatura de 255°C, con lo cual se fusiona al polipropileno. Después de que el cepillo se ha enfriado los manojos de cerdas son insertados mediante la técnica de engrapamiento en los agujeros preformados para ios manojos. Refiriéndose a la figura 2, una cabeza 2 de cepillo dental que tiene un extremo libre 10 y un extremo de mango 11 se forma de manera integral en un extremo de un mango 5. La cabeza incluye cinco segmentos 6 que están secuenciados longitudinalmente a lo largo de la cabeza. Los segmentos están conectados de manera flexible mediante bandas de elastómero 7 y el segmento más cercano al extremo 11 del mango se conecta de manera flexible al mango 5 solo mediante una banda de elastómero. Las bandas de elastómero 7 se extienden completamente a través del eje transversal de la cabeza y se ahusan desde la cara superior hacia la cara inferior. A lo largo de la cara superior las bandas de elastómero tienen una anchura de aproximadamente 1.2 mm y a lo largo de la cara inferior las bandas de elastómero tienen una anchura de aproximadamente 0.8 mm. Los manojos de cerdas 8 se extienden desde la cara superior de la cabeza. El cepillo dental es elaborado mediante el moldeo por inyección secuencial y el engrapamiento subsecuente de los manojos de cerdas tal y como se describió anteriormente. Refiriéndose a la figura 3, una cabeza 2 de cepillo dental se forma de manera integral a un extremo de un mango 5. La cabeza incluye cuatro segmentos 6, uno de los cuales es continuo con el mango 5. Los segmentos están conectados solo mediante bandas de un elastómero 7 de SEBS que tiene una dureza de 60 Shore A y el cual tiene un perfil de onda a través del eje transversal de la cabeza. Una ranura longitudinal 12 se extiende a lo largo de la cara inferior de la cabeza y del mango, conectando las bandas de elastómero de manera que estas puedan todas formarse a partir de un solo punto de inyección de elastómero. Haciendo referencia a la figura 4, un cepillo dental 1 tiene una cabeza 2 la cual está co-moldeada con el mango 5, siendo la cabeza cóncava a lo largo de su eje longitudinal sobre la cara 3 superior. Los espacios vacíos 13 en el mango son llenados con elastómero para proveer medios de sujeción manuales. Los espacios vacíos están conectados uno con otro por una ranura longitudinal 12 en el lado inferior del mango que se extiende hacia la cabeza y se conecta con las ranuras 14 transversales entre los segmentos 6. Los segmentos están conectados por goznes delgados 15. El elastómero en los espacios vacíos y las ranuras puede inyectarse desde un solo punto 16 de inyección y es de un color diferente al material de la cabeza para dar un aspecto distintivo. La cabeza tiene agujeros 17 colocados en la superficie superior del mismo para acomodar los manojos de cerdas. La figura 5 ilustra la medición del ángulo de flexión. La cabeza 2 es sujetada 18 contra las primeros 2 hileras de cerdas 19 en cuyo extremo está adherido al mango 5 y se aplica una fuerza de 3 Newton (F) en el extremo opuesto. Las líneas punteadas muestran la posición original de la cabeza del cepillo antes de que se aplique la fuerza. El desplazamiento vertical (y) del extremo libre de la cabeza bajo la fuerza F se mide y el ángulo de flexión es obtenido a partir de la distancia y y la distancia entre el punto de sujeción y el de aplicación de la fuerza (x) mediante la relación tan(ang flex) =y/x.

Claims (7)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un procedimiento para formar una junta elásticamente flexible en el mango o cabeza de un implemento para el aseo personal; constando el implemento de un mango que tiene dos extremos, y en un extremo del mismo, una cabeza que consta de medios de aseo; constando el procedimiento de los pasos de: i) proveer una preforma de implemento que incluye al menos una región de material plástico que define un espacio vacío en la cabeza o en el mango; y ii) inyectar un elastómero en el espacio vacío a una temperatura de al menos 245°C fusionando por io tanto el elastómero al material plástico y formando la junta elásticamente flexible.

2.- Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el implemento incluye una junta elásticamente flexible en la cabeza.

3.- Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado además porque el material plástico es polipropileno.

4.- Un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque el elastómero es inyectado a una temperatura en el intervalo de 245°C a 270°C, de preferencia en el intervalo de 250°C a 260°C.

5.- Un implemento de aseo personal que tiene un mango extendido y una cabeza colocada en un extremo del mismo, constando la cabeza de medios de aseo; incluyendo el mango o cabeza una junta elásticamente flexible entre una primera región elaborada a partir de un material plástico con un punto de ablandamiento Vicat de menos de 245°C, y una segunda región elaborada de un elastómero, caracterizado además porque el elastómero es fusionado al material plástico de manera tal que el elastómero pueda ser estirado a 120% de su longitud sin estirar sin que el elastómero se separe del material plástico.

6.- Un implemento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el material plástico es polipropileno.

7.- Un implemento de conformidad con la reivindicación 5 o la reivindicación 6, caracterizado además porque el elastómero puede ser estirado a 150%, de preferencia 200% de su longitud sin estirar sin que el elastómero se separe del material plástico.