PL186992B1

PL186992B1 - Szczotka do zębów

Info

Publication number: PL186992B1
Application number: PL98337613A
Authority: PL
Inventors: Douglas J. Hohlbein; Thomas E. Mintel
Original assignee: Colgate Palmolive Co
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2004-04-30
Also published as: CN1111375C; BG64072B1; RU2201706C2; UA68354C2; US5946758A; HU0002575A; CN1261256A; DE69819328T2; KR20010014140A; AU736355B2; CA2295099A1; AU8260698A; ATE252857T1; IL133545A; DE69819328D1; BG104042A; EP0991339A1; CA2295099C; NZ502151A; NO996398D0

Abstract

1 . Szczotka do zebów, zawierajaca sztywny u chwyt i przegubowa glówke umieszczona wzdluz po- dluznej osi szczotki, która to glówka ma tylny koniec przylaczony do uchwytu i swobodna koncówke glówki oddalona od tego tylnego konca, przy czym ta glówka jest podzielona na przynajmniej dwie sekcje, z których przednia sekcja przy swobodnej koncówce ma zdolnosc do sprezystego odchylania w stosunku do pozostalych sekcji i jest umieszczona pod katem w stosunku do pozo- stalych sekcji glówki, zas tylna sekcja jest przylaczona do uchwytu przy tylnym koncu tej glówki, przy czym kazda z tych przynajmniej dwóch sekcji ma górna po- wierzchnie i dolna powierzchnie, i te przynajmniej dwie sekcje maja odpowiednie oddalone zakonczenia zwróco- ne ku sobie, przy czym kazda z tych sekcji glówki posia- da liczne peczki szczecin, wystajace z dolnej powierzch- ni kazdej sekcji glówki, znamienna tym, ze oddalone zakonczenia sekcji (14, 16) sa polaczone cienkim most- kiem (30) utworzonym integralnie z tymi dwiema sek- cjami (14, 16), który to cienki mostek (30) ma górna powierzchnie (30a) i dolna powierzchnie, przy czym górna powierzchnia (30a) tego cienkiego mostka (30) jest umieszczona wspólliniowo z górna powierzchnia glówki, a ponadto ma rowek (38) utworzony pomiedzy tymi oddalonymi koncami i majacy górna czesc, która konczy sie przy dolnej powierzchni tego cienkiego most- ka (30), oraz majacy dolna czesc.... FIG. 1 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest szczotka do zębUw.

Dobrze znane w technice są szczotki do zębUw, zawierające sztywny uchwyt i przegubową głUwkę umieszczoną wzdłuż podłużnej osi szczotki, ktUra to głUwka ma tylny koniec przyłączony do uchwytu i swobodną końcUwkę głUwki oddaloną od tego tylnego końca, przy czym ta glUwka jest podzielona na przynajmniej dwie sekcje, z ktUrych przednia sekcja przy swobodnej końcUwce ma zdolność do sprężystego odchylania w stosunku do pozostałych sekcji i jest umieszczona pod kątem w stosunku do pozostałych sekcji głUwki, zaś tylna sekcja jest przyłączona do uchwytu przy tylnym końcu tej głUwki, przy czym każda z tych przynajmniej dwUch sekcji ma gUrną powierzchnię i dolną powierzchnię, i te przynajmniej dwie sekcje mają odpowiednie oddalone zakończenia zwrócone ku sobie, przy czym każda z tych sekcji głUwki posiada liczne pęczki szczecin, wystające z dolnej powierzchni każdej sekcji głUwki.

Jednakże wiele obecnie stosowanych szczotek które mają sztywno zamontowane szczeciny i sztywną zakrzywioną lub skośną powierzchnię szczeciny wykazują, wadę podczas szczotkowania zarówno płaskich jak i wklęsłych powierzchni zębUw, ponieważ umieszczanie zakrzywionej lub skośnej powierzchni szczeciny na płaskich powierzchniach zębUw powoduje kontakt z zębami mniejszej ilości szczecin. Ta mniejsza ilość szczecin musi podtrzymywać siły szczotkowania przykładane poprzez uchwyt, co może spowodować przedwczesne rozgięcie szczecin. Niektóre szczotki do zębUw mają konfigurację „mocnych wierzchołkUm” (wydłużone sztywno zamontowane szczeciny wierzchołkowe), ktUre zapewniają polepszoną dostępność. Tego rodzaju szczotki są przedstawione w WO 94/09678, GB 304,459, Uk 1,639,880 i Uk 4,800,608, ktUrych ujawnienie jest tu wprowadzone dla odniesienia.

Tak więc jakkolwiek głUwki o ustalonym kącie zapewniają polepszoną dostępność do obszarów trudnych do dotarcia, to jednak ze względu na ich wady pożądane jest stosowanie skośnej lub zakrzywionej głUwki szczotki, ktUra odchyla się z powrotem do pozycji spłaszczonej gdy szczotka jest poddawana typowym siłom szczotkowania.

Szczotki do zębUw zawierające głUwki mające przegubowe lub przechylne sekcje połączone razem według rozmaitych konstrukcji, na przykład jak przez zawiasowe sekcje przegubowe, są dobrze znane w technice.

Przykładowo, z WO 92/17093 jest znane rozwiązanie szczotki do zębUw, w której głUwka jest podzielona przez jeden lub więcej rowkUw tworzących zawias w boku głUwki naprzeciwko strony przytrzymującej szczeciny na przynajmniej dwa segmenty ktUre są giętko i sprężyście połączone ze sobą i/lub z uchwytem szczotki. Materiał elastomeryczny wypełnia każdy taki rowek.

186 992

Z WO 96/02165, są znane szczotki do zębów ze sprężystymi, giętkimi główkami, których niektóre rozwiązania są podobne do pokazanych w WO 92/17093. Pierwsze rozwiązanie posiada zakrzywioną główkę i jest utworzone przez pokryte elastomerem cienkie przedłużenie uchwytu. Drugie rozwiązanie jest giętkie w wyniku zastosowania rowków tworzących zawias w obydwu powierzchniach główki, z materiałem elastomerowym wypełniającym takie rowki, jednakże z końcówkami szczecin które są zakończone profilem wklęsłym w konfiguracji i pozbawionej naprężenia. Główka może również w sposób giętki dopasować się do profilu wypukłego podczas szczotkowania.

Z WO 97/07707 jest znana szczotka do zębów której giętkość główki jest skupiona w końcówce główki. Główka zawiera zasadniczo sztywny obszar podstawowy, łączący uchwyt po jednej stronie i obszar połączenia po przeciwnej stronie, który jest połączony z giętkim sprężystym zakończeniem. Obszar połączenia może zawierać otwór, przestrzeń lub szczelinę w materiale główki, przy czym ten otwór, przestrzeń lub szczelina są całkowicie lub częściowo wypełnione materiałem elastomerycznym. Obszar końcówki może być ustawiony pod kątem dla utworzenia konstrukcji typu „wzmocniona końcówka”.

Współbieżące zgłoszenie USA nr seryjny 08/762,783, ujawnia szczotkę do zębów mającą giętką główkę podzieloną na dwa segmenty rozdzielone w niektórych rozwiązaniach przez rowek w kształcie ogólnie T, który w przekroju podłużnym rozciąga się poprzecznie przez górną powierzchnię główki.

Jakkolwiek powyższe publikacje ilustrują szczotki do zębów z główkami o rozmaitych stopniach giętkości, to w żadnej z nich nie ma środków do ograniczania stopnia giętkości główki.

Stwierdzono również, że w niektórych segmentowanych główkach szczotek do zębów mających wielokomponentowe połączenia, zawierających elementy zarówno z twardego tworzywa sztucznego jak i miękkiego elastomeru, z tworzącym rowek wypełnionym elastomerem zawiasem pomiędzy segmentami, występuje znaczny poziom nacisku przykładanego do połączenia gdy jest ono popychane do ugięcia w taki sposób, że sąsiadujące segmenty są popchnięte do odchylenia się względem siebie. Ten nacisk może powodować rozwarstwienie elastomeru, rozpoczynające się przy skrajnie zewnętrznej krawędzi rowka i kontynuowane wzdłuż całej powierzchni rowka, prowadząc do uszkodzenia połączenia. Żadna ze znanych szczotek nie zawiera środków do polepszania przylegania elastomeru do ścian rowka.

Celem wynalazku jest opracowanie szczotki do zębów z giętką, sprężystą, skośną, segmentowaną główką, przy czym przynajmniej jeden jej segment jest zaprojektowany do odchylania się pod średnim naciskiem szczotkowania we wstępnie określonym zakresie dla przybrania położenia spłaszczonego gdy szczotka jest poddawana oddziaływaniu przeciętnej siły szczotkowania przez typowego dorosłego użytkownika.

Następnym celem wynalazku jest opracowanie szczotki do zębów, z giętką, sprężystą, skośną, przegubową główką, podzieloną na segmenty przez jeden lub więcej rowków wypełnionych elastomerem, która zawiera środki do zapewnienia że elastomer wypełniający każdy rowek nie podlega oddziaływaniu sił naprężenia, które spowodują odrywanie elastomeru, rozpoczynające się przy zewnętrznej krawędzi rowka i kontynuowane w głąb rowka, dla oddzielenia tym samym elastomeru od ścianek bocznych rowka, z twardego tworzywa sztucznego.

Szczotka do zębów, zawierająca sztywny uchwyt i przegubową główkę umieszczoną wzdłuż podłużnej osi szczotki, która to główka ma tylny koniec przyłączony do uchwytu i swobodną końcówkę główki oddaloną od tego tylnego końca, przy czym ta główka jest podzielona na przynajmniej dwie sekcje, z których przednia sekcja przy swobodnej końcówce ma zdolność do sprężystego odchylania w stosunku do pozostałych sekcji i jest umieszczona pod kątem w stosunku do pozostałych sekcji główki, zaś tylna sekcja jest przyłączona do uchwytu przy tylnym końcu tej główki, przy czym każda z tych przynajmniej dwóch sekcji ma górną powierzchnię i dolną powierzchnię, i te przynajmniej dwie sekcje mają odpowiednie oddalone zakończenia zwrócone ku sobie, przy czym każda z tych sekcji główki posiada liczne pęczki szczecin, wystające z dolnej powierzchni każdej sekcji główki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że oddalone zakończenia sekcji są połączone cienkim mostkiem utworzonym integralnie z tymi dwiema sekcjami, który to cienki mostek ma górną powierzchnię i dolną powierzchnię, przy czym górna powierzchnia tego cienkiego mostka jest umieszczona

186 992 współliniowo z górną powierzchnią główki, a ponadto ma rowek utworzony pomiędzy tymi oddalonymi końcami i mający górną część, która kończy się przy dolnej powierzchni tego cienkiego mostka, oraz mający dolną część, która kończy się w zaopatrzonym w kołnierz obszarze rozciągającym się do dolnej powierzchni każdej z sekcji główki, zaś pomiędzy oddalonymi końcami sekcji, znajduje się odporne na zdzieranie elastomerowe połączenie, która rozciąga się przynajmniej od dolnej powierzchni cienkiego mostka do obszaru kołnierzowego rowka, sięgającego do dolnej powierzchni każdej sekcji główki.

Szczotka do zębów według wynalazku korzystnie ma dwie sztywne sekcje główki, z których pierwsza sekcja znajduje się przy swobodnej końcówce główki i jest połączona cienkim mostkiem z drugą sekcją integralną ze sztywnym uchwytem, przy czym te sekcje główki mają górne powierzchnie z częściami wypiętrzonymi, bokami i niższymi powierzchniami zawierającymi szczecinę, które to niższe powierzchnie zawierające szczecinę mają obwodową krawędź, która to obwodowa krawędź zawiera niższy rowek, przy czym cienki mostek, górne powierzchnie, boki i niższy rowek pierwszej sekcji główki a także część górnych powierzchni, boków i niższego rowka drugiej sekcji główki są wypełnione elastomerowym połączeniem, przy czym ta wypiętrzona część górnej powierzchni pierwszej sekcji główki rozciąga się przez to elastomerowe połączenie, a wypiętrzona górna część drugiej sekcji główki jest umieszczona pomiędzy elastomerowym połączeniem i uchwytem, przy czym to elastomerowe połączenie ma taką samą, wysokość jak wypiętrzone części pierwszej i drugiej sekcji główki.

Elastomerowe połączenie ma w przekroju podłużnym kształt odwróconego T.

Elastomer pokrywający górną powierzchnię cienkiego mostka korzystnie zawiera poprzecznie ukierunkowane równoległe rowki i integralny grzbiet pomiędzy tymi równoległymi rowkami.

Kąt pochylenia tylnej sekcji względem przedniej sekcji korzystnie wynosi około 15°.

Elastomerowe połączenie korzystnie zawiera elastomer, który przy normalnym nacisku szczotkowania wynoszącym 2,3N umożliwia wygięcie sekcji główki względem siebie w stronę położenia spłaszczonego.

Elastomerowe połączenie korzystnie ma twardość Shore A wynoszącą od około 5 do około 30.

Druga postać wykonania szczotki do zębów, zawierającej sztywny uchwyt i przegubową główkę umieszczoną wzdłuż podłużnej osi szczotki, która to główka ma tylny koniec przyłączony do uchwytu i swobodną końcówkę główki oddaloną od tego tylnego końca, przy czym ta główka jest podzielona na przynajmniej dwie sekcje, które mają zdolność sprężystego uginania względem siebie pod normalnym naciskiem szczotkowania, a ponadto te sekcje główki mają górną powierzchnię i dolną powierzchnię, przy czym z dolnej powierzchni każdej sekcji główki wystają liczne pęczki szczecin i te przynajmniej dwie sekcje mają odpowiednie oddalone zakończenia zwrócone ku sobie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że oddalone zakończenia są połączone przez cienki mostek utworzony integralnie z tymi dwiema sekcjami, a ponadto ten cienki mostek ma górną powierzchnię i dolną powierzchnię, rowek utworzony przez mostek pomiędzy tymi oddalonymi końcami, zakończony przy dolnych powierzchniach sekcji, przy czym w miejscu przecięcia tych oddalonych końców i dolnej powierzchni każdej sekcji główki znajdują się części kołnierzowe, zaś pomiędzy tymi oddalonymi końcami jest umieszczone odporne na zdzieranie elastomerowe połączenie, które rozciąga się przynajmniej od dolnej powierzchni cienkiego mostka do kołnierzowego obszaru rowka, sięgającego do dolnej powierzchni każdej sekcji główki.

Według wynalazku, formowana wtryskowo wielokomponentowa szczotka do zębów zawiera główkę ze szczeciną z pierwszego komponentu, a mianowicie ze stosunkowo sztywnego tworzywa sztucznego, która jest podzielona na dwie lub więcej sekcji, które w stanie bez naprężenia są normalnie odchylone do położenia usytuowanego pod kątem względem siebie, dla utworzenia tym samym przegubowej główki. Te dwie sekcje główki mają zwrócone ku sobie końce połączone cienkim mostkiem lub sekcją przegubową ukierunkowaną poprzecznie do podłużnej osi szczotki, przy czym mostek stanowi całość z dwiema sekcjami główki. Górna powierzchnia, sekcji mostkowej znajduje się możliwie blisko, a korzystnie na jednej płasz6

186 992 czyźnie z górną powierzchnią główki (przeciwległe względem powierzchni przytrzymującej szczecinę). Przestrzeń pomiędzy dwoma zwróconymi ku sobie końcami jest wypełniona drugim komponentem, mianowicie miękkim elastomerem o twardości w przybliżeniu około 5 do około 30, a korzystnie około 13 do około 30 w skali Shore A. Konstrukcja ta tworzy przegubową główkę o ograniczonym ruchu ugięcia, która stosowana przez przeciętnego dorosłego użytkownika który, jak już stwierdzono, przykłada przeciętną siłę szczotkowania rzędu 2,3N, i odchyla ją do położenia zasadniczo spłaszczonego. Giętka, segmentowana główka według wynalazku we wszystkich przypadkach jest sprężysta tak że gdy ustaje przykładanie siły wynikającej ze szczotkowania, wówczas giętka główka powraca do swej konfiguracji początkowej.

Tak więc powyższa konfiguracja pozwala na otrzymanie główki mającej segment swobodnego końca który ugina się podczas normalnego stosowania od początkowego kąta który został określony na wynoszący około 15° do położenia płaskiego przy szczotkowaniu płaskich obszarów zębów. Ta konfiguracja również znacząco przeciwstawia się ugięciu poza początkowy kąt 15° do wzrastająco wklęsłej konfiguracji, która jest wysoce pożądana, ponieważ utrzymuje szczeciny z przedniej i tylnej części główki poza kontaktem ze sobą. Jednakże główka szczotki będzie odchylać się do konfiguracji wypukłej w przypadku gdy agresywny użytkownik wywiera nacisk większy niż przeciętny podczas szczotkowania, dopomagając tym samym w uniknięciu lub zminimalizowaniu zranieniu dziąseł.

Mostek jest wykonany z tej samej żywicy z której jest uformowana szczotka do zębów konwencjonalnie przez formowanie wtryskowe, dla wytworzenia konstrukcji integralnej. Zwykle stosowane są żywice polipropylenowe dla uformowania sztywnych korpusów szczotek, jakkolwiek można również zastosować określone gatunki nylonu. Cienki mostek umożliwia ograniczone ugięcie pomiędzy dwiema sekcjami główki, przy czym główka jest formowana wtryskowe w taki sposób że gotowy produkt wielokomponentowy posiada kąt około 15° pomiędzy dwiema sekcjami główki. Część główki pomiędzy dwiema sekcjami główki jest w postaci szczeliny biegnącej od powierzchni przytrzymującej szczecinę na główce w pobliże przeciwległej strony główki, przy czym mostek jest możliwie cienki dla umożliwienia giętkości główki bez przerwania podczas użytkowania szczotki. Korzystnie mostek jest współpłaszczyznowy lub współliniowy z górną powierzchnią szkieletu z twardego tworzywa sztucznego, który tworzy główkę i korpus szczotki. Szczelina jest wypełniona, również w drodze stosowania konwencjonalnego procesu formowania wtryskowego dwukomponentowego, miękkim elastomerem dla ograniczenia stopnia ugięcia. Konstrukcja ta jest tego rodzaju, że sekcja główki znajdująca się najdalej od uchwytu w swej konfiguracji ostatecznej jest przechylona pod kątem około 15° względem sekcji główki znajdującej się najbliżej uchwytu, przy czym ta ostatnia sekcja główki jest umieszczona przy jednym końcu uchwytu.

Istnieją znaczące korzyści produkcyjne wynikające z faktu stosowania materiału elastomerowego w obszarze ugięcia stanowiącej ten sam materiał elastomeryczny co stosowany jako materiał uchwytu w obszarze uchwytu. Z tego względu, pożądana jest konfiguracja umożliwiająca odchylanie pod działaniem obciążeń występujących typowo podczas szczotkowania, za pomocą materiałów które są odpowiednie do stosowania jako uchwyt.

Dla uzyskania pożądanych zakresów ruchu wskazanych powyżej stwierdzono, że pożądane jest umieszczenie mostka z żywicy plastycznej pomiędzy częścią końcówkową a częścią uchwytową główki możliwie daleko od powierzchni przytrzymującej szczecinę. Górna powierzchnia mostka jest współliniowa lub współpłaszczyznowa z górną powierzchnią szkieletu z twardego tworzywa sztucznego pozostałej części szczotki.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku główki szczotki do zębów według wynalazku w pierwszym rozwiązaniu, przy czym zewnętrzna powierzchnia części główki jest wyposażona w elastomeryczną powłokę, fig. 2 - widok z dołu główki szczotki pokazanej na fig. 1, fig. 3 widok z góry główki szczotki pokazanej na fig. 1, fig. 4A - widok z boku główki szczotki pokazanej na fig. 1 bez materiału elastomerycznego, fig. 4B - widok z boku drugiego rozwiązania główki szczotki według wynalazku podobnie do fig. 4A bez materiału elastomerycznego, przy czym końcówki szczecin w każdym segmencie główki są zakończone w tej samej płaszczyźnie, fig. 4C - widok z dołu główki szczotki pokazanej na fig. 1-3 bez powłoki ela186 992 stomerycznej, fig. 5A - widok z boku trzeciego rozwiązania główki szczotki do zębów według wynalazku, podobny do fig. 4A bez materiału elastomerycznego, jednakże z kołnierzami znajdującymi się tylko przy krawędziach rowka na powierzchni przytrzymującej szczeciny, fig. 5B - widok z dołu główki szczotki do zębów pokazane na fig. 5A bez powłoki elastomerycznej, fig. 6A - widok z dołu czwartego rozwiązania główki szczotki od zębów według wynalazku, podobny do fig. 5A bez materiału elastomerycznego, jednakże z nadzwyczaj dużymi kołnierzami znajdującymi się tylko przy krawędziach rowka na powierzchni przytrzymującej szczecinę, fig. 6B - przekrój wzdłuż linii 6B-6B z fig. 6A główki szczotki do zębów pokazanej na fig. 6A, fig. 6C - zewnętrzny widok z boku główki szczotki do zębów pokazanej na fig. 6A i 6B bez materiału elastomerycznego, fig. 7 - zewnętrzny widok z boku główki szczotki do zębów pokazanej na fig. 6A-6C z materiałem elastomerycznym, a fig. 8 - zewnętrzny widok z boku następnej główki szczotki, bez powłoki elastomerycznej zaprojektowanej do łatwego odchylania się do konfiguracji wypukłej lub wklęsłej, przy czym mostek pomiędzy segmentami główki znajduje się w połowie drogi pomiędzy górną i dolną powierzchnią główki, z kołnierzami przy każdej skrajnej zewnętrznej jej krawędzi każdego górnego i dolnego rowka, przeznaczonego do wypełniania elastomerem podczas procesu formowania wtryskowego.

Konfiguracja mostkowa skośnej, giętkiej główki szczotki do zębów według wynalazku wykorzystuje informację, uzyskaną podczas testowania i wykazującą że średni dorosły użytkownik podczas szczotkowania zębów wywiera siłę około 2,3N. Wykorzystując tę informację opracowano szczotkę mającą skośną, giętką, podzieloną na sekcje główkę, przy czym sekcje są wytworzone przez cienkie formujące rowek zawiasy mostkujące szczelinę pomiędzy sąsiadującymi sekcjami, tak że przednia jedna trzecia do jednej drugiej jej główki w stanie spoczynku ma konfigurację ułożoną pod kątem około 15° względem części tylnej przyłączonej do uchwytu. Okazało się, że szczotki z giętkimi główkami mającymi sprężyście połączone sekcje ustawione pod tym kątem zapewniają ulepszony dostęp do obszarów trudnych do dotarcia za tylnymi zębami trzonowymi i za zębami przednimi i do ograniczenia giętkości szczotki w pożądany sposób.

Jakkolwiek główka ustawiona pod stałym kątem zapewnia polepszony dostęp do wspomnianych powyżej obszarów, to jednak powoduje mniejszy kontakt szczecin z płaskimi obszarami zębów (np. powierzchniami górnymi). Z tego względu jest pożądane odgięcie szczotki z powrotem do położenia spłaszczonego gdy szczotka jest poddawana oddziaływaniu przeciętnej siły szczotkowania rzędu 2,3N.

Jakkolwiek odchylanie umożliwia ustawionej skośnie części przebywanie drogi 15° do położenia spłaszczonego pod wpływem oddziaływania sił wskazanych powyżej, to w przypadku stosowania przez agresywnych użytkowników główka może mieć możność kontynuacji odchylenia w tył poza położenia płaskie, tym samym zmniejszając ujemne skutki nadmiernego szczotkowania zębów i dziąseł. Ponadto, główka powinna umożliwiać niewielkie odginanie w kierunku przeciwnym (to jest powierzchnie przytrzymujące szczecinę w stronę siebie), ponieważ będzie to powodowało wzajemne kontaktowanie przednich i tylnych szczecin, co nie zapewnia korzyści funkcjonalnych.

Stwierdzono obecnie, że dla otrzymania wskazanych powyżej zakre-sów ruchu, optymalne połączenie uginalne powinno składać się z mostka umieszczonego możliwie daleko od powierzchni szczeciny, który to mostek powinien być możliwie cienki. Ze stanu techniki są znane mostki polipropylenowe, które ogólnie mają grubość zalecaną 0,127 mm - 0,0635 mm. Przez wypełnienie obszaru poniżej zawiasu przez miękki elastomer o twardości w przybliżeniu 5 do około 30, a korzystnie około 13 do około 30 w skali Shore A, można uzyskać pożądany zakres giętkości. Gdy zawias jest umieszczony naprzeciwko powierzchni szczeciny, to gdy popycha się zakończenie szczotki w dół (co jest niepożądane), to elastomer poddany jest siłom ściskania. Jednakże gdy elastomer przeciwstawia się ściskaniu, to ta konfiguracja zapobiega niepożądanemu ruchowi w dół. Jednocześnie, konfiguracja ta umożliwia uginanie w przeciwnym kierunku, ponieważ elastomer nie jest poddawany ściskaniu w wyniku spłaszczenia główki szczotki.

186 992

Tak więc, zastrzegana tu konfiguracja dotyczy główki która ugina się podczas normalnego stosowania od początkowego końca około 15° do położenia płaskiego podczas szczotkowania przez dorosłego użytkownika płaskich obszarów zębów i wywierania przeciętnej siły szczotkowania rzędu 2,3N. Ta konfiguracja również znacząco przeciwstawia się uginaniu poza początkowe 15 stopni, co jest wysoce pożądane dla wyeliminowania kontaktowania się ze sobą szczecin z przedniej i tylnej części główki.

Na figurze 1 jest przedstawiony widok z boku szczotki do zębów zawierającej cechy i konstrukcję według wynalazku, przedstawionej w pozycji pionowej, z częścią uchwytu oznaczoną jako 12. Jakkolwiek szczotka nie jest pokazana w całości, to jednak należy uwzględnić, że uchwyt wystaje poziomo i ma oś podłużną. Część główki znajdująca się najbliżej uchwytu jest oznaczona jako tylna sekcja 14 i jest współliniowa z uchwytem 12, zaś ta część główki która znajduje się najdalej od uchwytu jest oznaczona jako przednia sekcja 16. Pomiędzy zwróconymi ku sobie końcami sekcji 14 i 16 znajduje się elastomerowe połączenie 18. Jednakże na fig. 1-3 przedstawiono rozwiązanie, w którym elastomer pokrywa również większość górnej powierzchni 18a, bocznej 18b, dolnej obwodowej krawędzi 18c i dolnego rowka 18d w szczotce, działając tym samym jako elastomerowy zderzak wokół tych powierzchni swobodnego końca szczotki w znany sposób, przy czym konstrukcja tego połączenia będzie rozważona szczegółowo poniżej. Liczne pęczki długich szczecin 20a i krótkich szczecin 20b wystają pod zasadniczo prostymi kątami względem sekcji 14, i podobna ilość pęczków długich szczecin 22a i krótkich i szczecin 22b wystaje pod kątem prostym z sekcji 16. Pęczki szczecin 22a i 22b znajdują się więc pod ogólnie kątem prostym do dolnej powierzchni 24 główki 16, zaś pęczki szczecin 20a i 20b są ogólnie prostopadłe do dolnej powierzchni 26 główki 14. Dla fachowców z tej dziedziny oczywiste jest, że szczeciny nie muszą być prostopadłe do płaszczyzny spodu główki, ale mogą przyjmować względem niej inne kąty.

Jak pokazano najlepiej na fig. 1 i 3, środek elastomerowego połączenia 18 zawiera integralny grzbiet 36 elastomeru i rowek 40 po jego każdej stronie. Jak pokazano na fig. 3, część górnej powierzchni twardej plastikowej sekcji 16 jest oznaczona 16a i znajduje się na jednej płaszczyźnie z poziomem elastomerowego połączenia 18 na górnej powierzchni szczotki. Jak · pokazano na fig. 2, elastomerowe połączenie rozciąga się wokół boków szczotki i w dół do dolnej powierzchni wzdłuż krawędzi 18c. Dla fachowców jest oczywiste, że przedłużenie elastomerowego połączenia dla utworzenia zderzaka jest niekonieczne do praktykowania tego wynalazku i jest znane w technice.

Na figurze 4a jest pokazana szczotka z fig. 1-3 bez elastomerowego połączenia 18. Stosunkowo twardy (w porównaniu z elastomerem) plastikowy korpus szczotki lub szkielet składa się z przedniej sekcji 16 mającej pierwszą górną powierzchnię 16a i drugą górną powierzchnię 16b, przy czym powierzchnia 16b jest niżej niż powierzchnia 16a, tylnej sekcji 14, mającej pierwszą górną powierzchnię 14a i drugą górną powierzchnię 14b, przy czym powierzchnia 14b jest niżej niż 14a, oraz mostka 30, przy czym górna powierzchnia 30a mostka jest współliniowa z górnymi powierzchniami 14b i 16b. Górne powierzchnie Ma i 16a i rowek 38 w kształcie odwróconego T w przekroju podłużnym rozpoczyna się przy dolnej powierzchni mostka 30 i tym samym jest umieszczony pomiędzy sekcjami 14 i 16 i rozciąga się w dół do dolnych powierzchni 24, 26, gdzie kończy się przy swej skrajnej krawędzi zewnętrznej kołnierzami 32. Mostek 30 ma zwykle grubość pomiędzy 0,5 i 0,76 mm. Uchwyt 12, sekcje główki 14, 16 i mostek 30 są zwykle uformowane z tworzywa sztucznego lub żywicy takiej jak polipropylen, jakkolwiek można również zastosować niektóre klasy polimerów nylonowych. Zalecane żywice polipropylenowe obejmują homopolimer Nr 5520 Huntsman ogólnego przeznaczenia i kopolimer polipropylenowy PPR 1042 Hostalen.

Stwierdzono, że na połączeniu pomiędzy gumą a plastikową ścianą rowka w obszarze zawiasu występuje znaczna wielkość naprężenia. Połączenie jest wynikiem stopienia pomiędzy elastomerem i twardszym polipropylenowym materiałem korpusu szczotki. To stopienie występuje jako rezultat wtryskiwania pod ciśnienie elastomeru, w temperaturze większej niż temperatura topnienia elastomeru, na korpus z tworzywa sztucznego. Idealnie powstaje wiązanie chemiczne w miejscu spotkania dwóch materiałów, w wyniku obecności cienkiej warstwy powierzchniowej polipropylenu, stopionego i zespojonego z płynnym elastomerem.

186 992

Jakkolwiek jest możliwe wytwarzanie szczotek do zębów o dobrym zespojeniu powierzchniowym pomiędzy sztywnym tworzem sztucznym a elastomerem przez zastosowanie znaczącej kontroli procesu, głównie kontroli temperatury sztywnego tworzywa sztucznego i dochodzącego płynnego elastomeru. Nawet w akceptowanych próbkach stwierdzono obecność torów w których wiązanie nie było tak silne jak w innych obszarach. Oczywiste jest, że zapewnienie dobrego połączenia ma krytyczne znaczenie dla długookresowej jakości i bezpieczeństwa stosowania giętkiej główki dwuskładnikowej szczotki do zębów.

Stwierdzono obecnie, że to połączenie może być udoskonalone przez zastosowanie mechanicznej konfiguracji omówionej poniżej. Zwykle, gdy występuje rozwarstwienie, to rozpoczyna się ono wzdłuż skrajnie zewnętrznej krawędzi rowka w miejscu gdzie łączy się elastomer i sztywne tworzywo sztuczne. Pod maksymalnym naprężeniem, to rozwarstwienie następnie rozszerza się w górę wzdłuż całej powierzchni rowka, prowadząc do uszkodzenia stopionego wiązania. Przez zastosowanie kołnierza uwalniającego przy każdej skrajnie zewnętrznej krawędzi rowka, stanowiącej miejsce podlegające największemu naprężeniu, stwierdzono że to naprężenie może być nakierowane wzdłuż zewnętrznej lub prowadzącej krawędzi, powodując tym samym powstanie udoskonalonego połączenia.

Rowek 38 o kształcie odwróconego T jest wypełniony sprężystym i miękkim elastomerem termoplastycznym. Rowek 38 w kształcie odwróconego T ma dwie symetryczne części kołnierzowe 32, każda wystająca w stronę odpowiedniej grupy pęczków szczecin 20 i 22. Termoplastyczny elastomer tworzący elastomerowe sekcje 18-l8e może stanowić termoplastyczny wulkanat (TPV), składający się z mieszaniny polipropylenu i EPDM (monomeru etylenu, propylenu i dienu) (grupy Santoprene) lub grupy Vyram, zaś inny TPV składa się z mieszaniny polipropylenu i kauczuku naturalnego, przy czym obydwie grupy Santoprene i Vyran stanowią elastomery sprzedawane przez Advanced Elastomer Systems. Zalecany elastomer stanowi Kraton, stanowiący grupę blokowego kopolimeru styrenowego (SBC) sprzedawanego przez Shell i Dynaflex G 2706 (grupa), elastomeru termoplastycznego sprzedawanego przez GLS Corporation i wytwarzanego z polimerem grupy Kraton. Te i inne odpowiednie elastomery mają zwykle twardość w skali Shore A wynoszącą od około 5 do około 30, przy czym zalecana twardość wynosi około 20. Jednakże należy uwzględnić że stosowane barwniki do nadania koloru elastomerów mają wpływ na ich twardość, ponieważ barwniki zawierają granulki polipropylenowe które mają ogólnie większą twardość niż zalecane elastomery. Tak więc twardość w skali Shore A musi być określona dla zabarwionych elastomerów przeznaczonych do stosowania. Rowki 40 na górnej powierzchni kompozytowej główki rozciągają się po obu stronach podwyższonego żebra lub grzbietu 36 i części kołnierzowych 32. Na figurze 3 przedstawiono dalszą ilustrację tej konstrukcji. Można zauważyć że elastomerowe połączenie 18 rozciąga się wzdłuż szerokości obu sekcji główki i rozciąga się w miejscu l8e do sekcji główki 14.

Należy zauważyć, że szczotki przedstawione na fig. 1 - 4B zawierają integralną główkę i uchwyt tworzący „szkielet”, który jest wytwarzany przez konwencjonalny proces formowania wtryskowego, przy czym szkielet ten może być wytworzony z tworzyw sztucznego stosunkowo sztywnego w stosunku do elastomeru, takiego jak nylon lub polipropylen, zaś obszary uwalniające są zastosowane dla umożliwienia formowania wtryskowego elastomeru w drodze stosowania konwencjonalnego procesu formowania wtryskowego dwuskładnikowego, stosowanego do wytwarzania nie tylko połączenia ale i miękkiego zderzaka pokrywającego części wierzchu, boków i dolnych powierzchni swobodnego końca szczotki. W rezultacie otrzymuje się dwuskładnikową główkę, która posiada stosunkowo gładką zewnętrzną powierzchnię dla uniknięcia zatrzymywania cząstek żywności podczas szczotkowania, dla redukowania lub eliminowania obrażeń i zranienia dziąseł, dla uniknięcia niepożądanego odczucia w ustach i dla stanowienia przyjemnego estetycznie wyglądu. Jednakże, cele według wynalazku mogą być spełnione przez szczotkę pokazaną na fig. 7, w której elastomer jest ograniczony jedynie do obszaru połączenia.

Na figurze 5A pokazano szczotkę bez elastomerowego połączenia 18 i bez obszarów uwalniania przedstawionych na fig. 4A i 4B, przy czym korpus szczotki i główka są wykonane w całości z porównywalnie sztywnego tworzywa sztucznego i tylko rowek 38 w kształcie

186 992 odwróconego T jest wykorzystany dla materiału elastomerowego. Sekcja 16 jest również pod kątem około 15° do segmentu 14. Rowek 38 w kształcie odwróconego T w przekroju podłużnym rozpoczyna się przy dolnej powierzchni mostka 30 i rozciąga się w dół do dolnych powierzchni 24, 26 gdzie kończy się przy skrajnie zewnętrznej krawędzi częściami kołnierzowymi 32. Podobnie jak poprzednio, rowek 38 w kształcie odwróconego T jest wypełniony sprężystym i miękkim elastomerem termoplastycznym. Na figurze 5B przedstawiono widok z dołu szczotki z fig. 1-3 bez elastomerowego połączenia, zaś mostek 30 jest wyposażony w otwór 42 przez który do rowka 38 może wpływać stopiony elastomer, łącznie z obwodową dol:ną krawędzią 44 gdzie elastomerowe połączenie 18 rozciąga się do dolnej powierzchni 24 sekcji 16.

Na figurze 6A przedstawiono alternatywne rozwiązanie, w którym części kołnierzowe 32 są skrajnie wydłużone dla nakierowywania naprężeń przecinających w nawet większym obszarze dla polepszenia tym samym przylegania pomiędzy elastomerem i ścianami rowka 38 ze sztywnego tworzywa sztucznego, zaś na fig. 6B przedstawiono przekrój szczotki z fig. 6A wzdłuż linii 6B - 6b, wyraźnie ilustrujący powiększony obszar kołnierza. Na figurze 6C przedstawiono widok z boku szczotki z fig. 6A i 6B.

Na figurze 7 przedstawiono następne rozwiązanie szczotki, w którym materiał elastomerowy występuje tylko w obszarze mostka, włącznie z częściami kołnierzowymi 32. Mostek 30 jest współliniowy z górnymi powierzchniami 16b i 14b, zaś przednia sekcja 16 jest pod kątem 15° względem tylnej sekcji 14.

Przy normalnej konfiguracji główki, sekcja 16 jest przechylona względem sekcji 14 pod kątem, określonym jako wynoszący optymalnie około 15°. Tak więc siła wywierana na szczotkę podczas szczotkowania jest potrzebna do przechylenia sekcji 16 jeżeli ma ona znajdować się bliżej lub całkowicie w jednej linii z sekcją 14 wzdłuż podłużnej osi szczotki. Dwie sekcje główki są formowane w ich konfiguracji ustawionej pod kątem, jak pokazano na fig. 1, a następnie dodaje się elastomer podczas drugiego etapu w konwencjonalnym procesie dwuskładnikowego formowania wtryskowego. Należy jednakże zauważyć, że szkielet może być formowany pod kątem trochę większym niż 15° lub trochę większym niż 15° ze względu na tendencję elastomeru do kurczenia po uformowaniu. Ten skurcz może zmieniać kąt końcówki, a wielkość tej zmiany jest kontrolowana poprzez konfigurację elastomeru dookoła obszaru mostka. Tak więc, giętka sekcja końcówki szkieletu może być formowana pod kątem 18° dla uzyskania finalnego kąta 15° w kompozytowej dwuskładnikowej szczotce.

Na figurze 8 pokazano następną główkę szczotki do zębów bez połączenia elastomerowego. W wyniku umieszczenia mostka 30 pośrodku pomiędzy górną i dolną powierzchnią główki, sekcja 16 może uginać się łatwiej do konfiguracji wypukłej lub wklęsłej, zaś kołnierze uwalniające 32a i 32b znajdują się przy każdej skrajnej zewnętrznej krawędzi każdego górnego rowka 38a i dolnego rowka 38b, wypełnianego elastomerem podczas procesu formowania wtryskowego. W tym rozwiązaniu, gdy dolne powierzchnie sekcji główki uginają się ku sobie, a górne powierzchnie sekcji główki odchylają się od siebie, górne kołnierze uwalniające 32b dopomagają w wytrzymywaniu naprężeń zdzierających, wywołujących tendencję do rozwarstwiania elastomeru względem sztywnego szkieletu szczotki. Podobnie, gdy dolne powierzchnie sekcji główki odchylają się od siebie, zaś górne powierzchnie sekcji główki uginają się ku sobie, to dolne kołnierze uwalniające 32a dopomagają w ustanowieniu wytrzymałości na obciążenia zdzierające powodujące podobne rozwarstwienie.

Wiele szczotek do zębów dostępnych obecnie w punktach sprzedaży stanowią szczotki „dwuskładnikowe”, co oznacza że jest stosowany materiał elastomerowy w większym lub mniejszym stopniu, szczególnie w części szczotki chwytanej palcami. Sposób wytwarzania takich dwuskładnikowych szczotek jest zatem obecnie dobrze znany. Szczotki według wynalazku mogą być wytwarzane przez stosowanie tego rodzaju konwencjonalnej technologii dwuskładnikowej. Przykładowo, zgodnie z pierwszym sposobem wytwarzania szczotek według wynalazku, materiał elastomerowy może być wprowadzany do obszaru główki od obszaru uchwytu ręką poprzez kanał formujący (zakładając że występuje obszar uchwytu rękę). Alternatywnie, zgodnie ze znaną technologią, elastomer można wprowadzać do obszaru główki poprzez drugie miejsce wtryskiwania lub bramkę umieszczoną przy główce, tym sa186 992 mym eliminując potrzebę stosowania formującego kanału. Te środki i sposób wytwarzania można znaleźć w zgłoszeniu PCT opublikowanym jako WO 94/05183, na rzecz Jordan AS, Norwegia. Główka może następnie być zaopatrzona w pęczki z zastosowaniem konwencjonalnej technologii klamrowej.

Według następnego sposobu wytwarzania szczotek według wynalazku, uchwyt i elastomer ma część chwytną i obszar główki są formowane z zastosowaniem trój strzałowej techniki formierskiej. Elastomer jest wprowadzany do obszaru główki oddzielnie względem obszaru chwytania ręką. Proces ten jest szczególnie przydatny jeżeli elastomer przeznaczony do sekcji główki w szczotce i sekcji uchwytu ręką stanowią odmienne materiały elastomerowe, tak jak elastomery mające dwie odmienne wartości twardości w skali Shore. Przykładowo, w niektórych okolicznościach może być pożądane stosowanie na obszar główki elastomeru bardziej miękkiego niż na obszar części chwytanej ręką. Tak jak powyżej, główka może następnie być zaopatrzona w pęczki z zastosowaniem konwencjonalnej technologii klamrowej.

Stosowane tu określenie szczotka do zębów obejmuje główki szczotek do stosowania w ręcznych szczotkach z odłączalną główką względnie w szczotkach elektrycznych lub uruchamianych baterią, w których to przypadkach części trzpieniowe tych szczotek są równoważne do uchwytów szczotek przytaczanych obecnie.

Jakkolwiek przedstawiono tu i opisano szczególne rozwiązania obecnego wynalazku, to dla fachowców z tej dziedziny oczywiste jest, że rozwiązania te nie są ograniczone do przedstawionych i że można dokonywać zmian i modyfikacji bez wykraczania poza zakres obecnego wynalazku przedstawiony w załączonych zastrzeżeniach, które mają na celu pokrywać wszystkie tego rodzaju modyfikacje mieszczące się w obrębie zakresu obecnego wynalazku.

186 992

FIG. 5B

186 992

FIG. 8

186 992

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Szczotka do zębów, zawierająca sztywny uchwyt i przegubową główkę umieszczoną wzdłuż podłużnej osi szczotki, która to główka ma tylny koniec przyłączony do uchwytu i swobodną końcówkę główki oddaloną od tego tylnego końca, przy czym ta główka jest podzielona na przynajmniej dwie sekcje, z których przednia sekcja przy swobodnej końcówce ma zdolność do sprężystego odchylania w stosunku do pozostałych sekcji i jest umieszczona pod kątem w stosunku do pozostałych sekcji główki, zaś tylna sekcja jest przyłączona do uchwytu przy tylnym końcu tej główki, przy czym każda z tych przynajmniej dwóch sekcji ma górną powierzchnię i dolną powierzchnię, i te przynajmniej dwie sekcje mają odpowiednie oddalone zakończenia zwrócone ku sobie, przy czym każda z tych sekcji główki posiada liczne pęczki szczecin, wystające z dolnej powierzchni każdej sekcji główki, znamienna tym, że oddalone zakończenia sekcji (14, 16) są połączone cienkim mostkiem (30) utworzonym integralnie z tymi dwiema sekcjami (14, 16), który to cienki mostek (30) ma górną powierzchnię (30a) i dolną powierzchnię, przy czym górna powierzchnia (30a) tego cienkiego mostka (30) jest umieszczona współliniowo z górną powierzchnią główki, a ponadto ma rowek (38) utworzony pomiędzy tymi oddalonymi końcami i mający górną część, która kończy się przy dolnej powierzchni tego cienkiego mostka (30), oraz mający dolną część, która kończy się w zaopatrzonym w kołnierz obszarze rozciągającym się do dolnej powierzchni każdej z sekcji (14, 16) główki, zaś pomiędzy oddalonymi końcami sekcji (14, 16), znajduje się odporne na zdzieranie elastomerowe połączenie (18), która rozciąga się przynajmniej od dolnej powierzchni cienkiego mostka (30) do obszaru kołnierzowego rowka (38), sięgającego do dolnej powierzchni każdej sekcji (14,16) główki.
2. Szczotka do zębów według zastrz. 1, znamienna tym, że ma dwie sztywne sekcje główki, z których pierwsza sekcja (16) znajduje się przy swobodnej końcówce główki i jest połączona cienkim mostkiem (30) z drugą sekcją (14) integralną ze sztywnym uchwytem (12), przy czym te sekcje (14, 16) główki mają górne powierzchnie z częściami wypiętrzonymi, bokami i niższymi powierzchniami zawierającymi szczecinę, które to niższe powierzchnie zawierające szczecinę mają obwodową krawędź, która to obwodowa krawędź zawiera niższy rowek, przy czym cienki mostek (30), górne powierzchnie, boki i niższy rowek pierwszej sekcji (16) główki a także część górnych powierzchni, boków i niższego rowka drugiej sekcji (14) główki są wypełnione elastomerowym połączeniem (18), przy czym ta wypiętrzona część górnej powierzchni pierwszej sekcji (16) główki rozciąga się przez to elastomerowe połączenie (18), a wypiętrzona górna część drugiej sekcji (14) główki jest umieszczona pomiędzy elastomerowym połączeniem (18) i uchwytem (12), przy czym to elastomerowe połączeniem (18) ma taką samą wysokość jak wypiętrzone części pierwszej i drugiej sekcji (14, 16) główki.
3. Szczotka do zębów według zastrz. 2, znamienna tym, że elastomerowe połączenie (18) ma w przekroju podłużnym kształt odwróconego T.
4. Szczotka do zębów według zastrz. 2, znamienna tym, że elastomer pokrywający górną powierzchnię cienkiego mostka (30) zawiera poprzecznie ukierunkowane równoległe rowki (40) i integralny grzbiet (36) pomiędzy tymi równoległymi rowkami (40).
5. Szczotka do zębów według zastrz. 1, znamienna tym, że kąt pochylenia tylnej sekcji (14) względem przedniej sekcji (16) wynosi około 15°.
6. Szczotka do zębów według zastrz. 1, znamienna tym, że elastomerowe połączenie (18) zawiera elastomer, który przy normalnym nacisku szczotkowania wynoszącym 2,3N umożliwia wygięcie sekcji (14,16) główki względem siebie w stronę położenia spłaszczonego.
7. Szczotka do zębów według zastrz. 1, znamienna tym, że elastomerowe połączenie (18) ma twardość Shore a wynoszącą od około 5 do około 30.

186 992
8. Szczotka do zębów,zawierająca sztywny uchwyt i przegubową główkę umieszczoną wzdłuż podłużnej osi sacaoeZi, Ztura to głUmZa ma tylny koniec przyłączony do uchwytu i swobodną ZońcUwkę głUwki oddaloną od tego tylnego końca, przy czym ta głUwka jest podzielona na przynajmniej dwie sekcje, które mają zdolność sprężystego uginania względem siebie pod normalnym naciskiem szczotkowania, a ponadto te sekcje głUwki mają gUrną powierzchnię i dolną powierzchnię, przy czym z dolnej powierzchni każdej sekcji głUwki wystają liczne pęczki szczecin i te przynajmniej dwie sekcje mają odpowiednie oddalone zakończenia zwrócone ku sobie, znamienna tym, że oddalone zakończenia są połączone przez cienki mostek (30) utworzony integralnie z tymi dwiema sekcjami (14,16), a ponadto ten cienki mostek (30) ma gUmą powierzchnię i dolną powierzchnię, rowek (38) utworzony przez mostek (30) pomiędzy tymi oddalonymi końcami, zakończony przy dolnych powierzchniach sekcji (14, 16), przy czym w miejscu przecięcia tych oddalonych końcUw i dolnej powierzchni każdej sekcji (14, 16) głUwki znajdują się części kołnierzowe, zaś pomiędzy tymi oddalonymi końcami jest umieszczone odporne na zdzieranie elastomerowe połączenie (18), które rozciąga się przynajmniej od dolnej powierzchni cienkiego mostka (30) do kołnierzowego obszaru rowka, sięgającego do dolnej powierzchni każdej sekcji (14,16) głUwki.