PL194178B1 - Pojedyncze włókno ze zmniejszonymi wtórnymi siłami wiązania, sposób wytwarzania pojedynczego włóknai zastosowanie pojedynczego włókna do wytwarzaniaszczecin i nitek dentystycznych - Google Patents

Abstract

1. Pojedyncze wlókno ze zmniejszonymi wtórnymi si- lami wiazania, do wytwarzania szczecin lub nitek do czysz- czenia zebów, skladajace sie z przynajmniej dwóch wspól- tloczonych polimerów ulozonych w geometrycznie równych odstepach, z warstwa graniczna przebiegajaca w kierunku osi, przy czym szczeciny lub nitka dentystyczna sa nacina- ne poprzez dzialanie sil mechanicznych glównie w kierunku osi, znamienne tym, ze pojedyncze wlókno ma osnowe (2) z polimeru poliamidowego,……………………………………. 16. Sposób wytwarzania pojedynczego wlókna ze zmniejszonymi wtórnymi silami wiazania, do wytwarzania szczecin lub nitek do czyszczenia zebów, skladajacego sie z przynajmniej dwóch wspóltloczonych polimerów ulozo- nych w geometrycznie równych odstepach, z warstwa graniczna przebiegajaca w kierunku osi, przy czym szcze- ciny lub nitka dentystyczna sa nacinane poprzez dzialanie sil mechanicznych glównie w kierunku osi, znamienny tym, ze przynajmniej dwa polimery zostaja wspóltloczone tak, ze pojedyncze wlókno majace osnowe (2) z polimeru poliami- dowego, a drugi polimer poliolefinowy zawarty w osnowie w formie cienkich warstw granicznych (3),.…………………. 25. Zastosowanie pojedynczego wlókna jak okreslono w zastrz. 1 do 15 do wytwarzania szczecin. 26. Zastosowanie pojedynczego wlókna jak okreslono w zastrz. 1 do 15 do wytwarzania nitki dentystycznej. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy pojedynczego włókna ze zmniejszonymi wtórnymi siłami wiązania, składającego się z przynajmniej dwóch razem wytłaczanych polimerów do wytwarzania szczecin lub nitek do czyszczenia zębów, na których, poprzez wpływ sił mechanicznych, wykonane mogą być rowki wzdłuż kierunku osi. Dalej wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania pojedynczego włókna i jego zastosowania.

Szczeciny lub produkty na bazie szczecin dowolnego rodzaju, np. szczoteczki do zębów i pielęgnacji ciała, szczotki domowe, techniczne, pędzle itp., są dziś wytwarzane głównie z polimerów, przy czym stop polimerowy wytłoczony zostaje jako pojedyncze włókno ciągłe, który zostaje rozciągnięte, ewentualnie stabilizowane. Z takich pojedynczych włókien otrzymuje się później szczeciny poprzez przycięcie na pożądaną długość. Z reguły takie pojedyncze włókna mają przekrój w kształcie koła. Do szczególnych zastosowań tłoczy się również szczeciny z innymi przekrojami poprzecznymi - owalnymi lub wielokątnymi. Pojedyncze włókno jest wtedy wytłaczane z odpowiednim profilem.

W wielu przypadkach zaleca się stosowanie szczecin o strukturze włóknistej, w szczególności cienkowłóknistej, na końcach użytkowych. Dotyczy to przykładowo produktów, które służą do nanoszenia różnych środków na powierzchnie - np. pędzli. Również wtedy, gdy dąży się do otrzymania włochatej struktury, szczecina musi być cienkowłóknista. Ostatnio rozpoznano w dentystyce, że konwencjonalne szczeciny niedokładnie czyszczą zęby, ponieważ nie wnikają w mikroskopijne szczeliny na powierzchni zębów, tylko się nad nimi przesuwają. To samo dotyczy nitek do zębów.

Aby otrzymać mocno włókniste struktury zaproponowano, aby wytłaczać pojedyncze włókna z mieszanek polimerów. Wykorzystuje się przy tym następujące efekty: przy wytłaczaniu i następującym rozciąganiu pojedynczego włókna, molekuły polimeru zostają zorientowane w kierunku wzdłużnym. Działające w tym kierunku pierwotne siły wiązania dają wysoką wytrzymałość na zerwanie. Wzdłużne zorientowanie molekuł daje dalej odpowiednią elastyczność. W pojedynczych włóknach z pojedynczego polimeru występują również tzw. wtórne siły wiązania, mianowicie siły działające w poprzek rozciągania cząsteczkowego, które są wystarczająco duże, aby zapobiec rozwłóknieniu lub rozszczepieniu pojedynczego włókna wzgl. szczeciny. W pojedynczych włóknach z dwóch różnych, mieszanych polimerów, powstają, podczas rozciągania, między łańcuchami cząsteczkowymi polimerów strefy poślizgu, w których zredukowane są wtórne siły wiązania, takie pojedyncze włókno lub wytworzoną z niego szczecinę można rozwłóknić przez działanie sił mechanicznych za pomocą narzędzi tnących. Powstałe przez to tzw. flagi mają bardzo nieregularną formę, nieregularne przekroje poprzeczne i rozwłóknione powierzchnie boczne. W większej strukturze takich szczecin osiąga się co prawda włochatą i dobrze absorbującą strukturę, jednakże tzw. flagi charakteryzują się niekontrolowanymi właściwościami wytrzymałościowymi. Rozrywają się, łamią się lub kładą się. W ten sposób rozwłóknione szczeciny są niewystarczające lub nawet nieodpowiednie dla wielu zastosowań. Użycie ich w szczoteczkach do zębów jest wątpliwe ze względów higienicznych.

Takie same wady ma znany typ szczeciny (WO97/14830), której jądro posiada płaszcz, wytworzony przez wytłaczanie dwóch różnych polimerów. Na użytkowym końcu szczeciny materiał jądra jest mechanicznie lub chemicznie usuwany, aby utworzyć pogłębioną kieszeń, która ma przenosić pastę do zębów lub farbę. Dalej opisane jest tworzenie flag, które otrzymuje się poprzez rozwłóknienie materiału płaszcza, jeśli tylko przewyższa on jądro. Również rozwłóknienie następuje zwykle za pomocą noży i prowadzi dlatego do powstania równie nieregularnych struktur.

Dlatego przedstawiono szczeciny do szczoteczek do zębów, które składają się z dużej liczby cienkich włókien, podobnych do włókien używanych do tkanin oraz płaszcza osłaniającego włókna (DE 94 08 268 U1). Płaszcz i włókna mogą również być współwytłoczone jako włókno ciągłe. Po przycięciu na długość szczeciny płaszcz zostaje usunięty na końcu użytkowym poprzez obróbkę mechaniczną lub cięcie, tak że włókna są odsłonięte na krótkim odcinku. Oprócz kosztownej produkcji takich szczecin, znajdują one tylko ograniczone zastosowanie. Dużą wadą jest szczególnie skokowa zmiana właściwości zginania przy przejściu z włókien do płaszcza. Gdy zastosuje się szczeciny w przedmiotach nanoszących powłoki lub środki czyszczące, może dojść do uszkodzenia powierzchni poprzez twarde przejście. To samo dotyczy użycia takich szczecin do szczoteczek do zębów, ze względu na działanie na zęby i dziąsła. Do tego dochodzi fakt, że włókna są wiotkie, tak że nie wnikają lub nie wnikają wystarczająco głęboko w przestrzenia międzyzębowe lub podobne. Włókna łamią się łatwo przy przeciążeniach na krawędzi płaszcza.

PL 194 178 B1

Dalej znane są z międzynarodowego opisu nr WO 96/39117 nitki dentystyczne, które składają się ze współwytłaczanych pojedynczych włókien ułożonych w geometrycznych odstępach. Każda szczecina lub nitka do czyszczenia powierzchni międzyzębowych składa się przynajmniej z dwóch polimerów, które prowadzą do zmniejszonych wtórnych sił wiązania na powierzchni odgraniczającej sąsiadujące pojedyncze włókna. Siły rozciągające w kierunku osi redukują wtórne siły i powstaje wielowłóknista, flauszowa struktura, podobna do struktury nitki do zębów.

Przy włóknach tekstylnych znany jest z amerykańskiego opisu nr US-A-3 117 362 sposób wytwarzania struktur o ostrych kątach z jedwabnym połyskiem, polegający na współwytłaczaniu różnych polimerów z odpowiednim przekrojem poprzecznym, które przylegają do siebie na powierzchniach granicznych i zostają rozdzielone poprzez rozpuszczalnik, który działa na jeden z polimerów.

Pojedyncze włókno według wynalazku, składa się z przynajmniej dwóch współtłoczonych polimerów ułożonych w geometrycznie równych odstępach, z warstwą graniczną przebiegającą w kierunku osi, przy czym szczeciny lub nitka dentystyczna są nacinane poprzez działanie sił mechanicznych głównie w kierunku osi.

Istota wynalazku polega na tym, że pojedyncze włókno ma osnowę z polimeru poliamidowego, a drugi polimer poliolefinowy zawarty jest w osnowie w formie cienkich warstw granicznych, przy czym w warstwach granicznych panują zmniejszone wtórne siły wiązania, a szczeciny lub nitka dentystyczna mogą być nacinane w warstwach granicznych.

Korzystnie jest, gdy osnowa jest kopolimerem lub mieszanką polimerów poliamidowych, a polimer cienkich warstw jest kopolimerem lub mieszanką polimerów poliolefinowych.

Również korzystne jest, gdy cienkie warstwy zawierają część polimeru osnowy lub oba polimery w równych proporcjach i sięgają aż do obwodu pojedynczego włókna albo kończą się w pewnej odległości od obwodu pojedynczego włókna.

Dodatkowo korzystnym jest, gdy osnowa pojedynczego włókna ma trzeci, osadzony w osnowie polimer, przy czym polimery osnowy i cienkich warstw są w różnych kolorach.

Także korzystnie jest, gdy pojedyncze włókno ma przekrój poprzeczny wieloboczny lub inny odbiegający od kształtu kołowego.

Korzystnie jest, gdy cienkie warstwy są ograniczone kątami wielobocznego przekroju poprzecznego lub powierzchnią wielobocznego przekroju poprzecznego.

Ponadto korzystnie jest, gdy osnowa jest z poliamidu, a cienkie warstwy zawierają poliolefinę.

Sposób wytwarzania pojedynczego włókna według wynalazku, składającego się z przynajmniej dwóch współtłoczonych polimerów ułożonych w geometrycznie równych odstępach, z warstwą graniczną przebiegającą w kierunku osi, przy czym szczeciny lub nitka dentystyczna są nacinane poprzez działanie sił mechanicznych głównie w kierunku osi polega na tym, że przynajmniej dwa polimery zostają współtłoczone tak, że pojedyncze włókno mające osnowę z polimeru poliamidowego, a drugi polimer poliolefinowy zawarty w osnowie w formie cienkich warstw granicznych, przy czym w warstwach granicznych panują zmniejszone wtórne siły wiązania, a szczeciny lub nitka dentystyczna mogą być nacinane w warstwach granicznych, zostanie rozciągnięte, ewentualnie ustabilizowane, a następnie przycięte na pożądaną długość szczeciny i ostatecznie szczeciny te zostaną rozszczepione na końcach użytkowych wzdłuż warstw granicznych poprzez wpływ sił mechanicznych w poprzek osi szczeciny na ograniczonej długości.

Korzystnie jest, gdy działanie sił mechanicznych wywołane jest przynajmniej na znacznej części obwodu pojedynczego włókna względnie szczeciny.

Również korzystnie jest, gdy pojedyncze włókno względnie szczecina zostaje przycięta lub rozszczepiona przez siłę ciosu, siły zgniatające lub siły skrętne, a szczecina zostanie zaokrąglona na końcu użytkowym.

Także korzystnie jest, gdy szczecina jest tak znakowana, aby optycznie wskazywać długość użytkową szczeciny, po odcięciu rozszczepionych końcówek użytkowych tzw. flag.

Korzystnie jest, gdy pojedyncze włókno jest spęczane, podczas lub po poddaniu go działaniu sił, wzdłuż kierunku osi, przy czym działanie sił mechanicznych wywołane jest przynajmniej na znacznej części obwodu pojedynczego włókna względnie szczeciny.

Ponieważ pojedyncze włókno względnie szczecina zostają nacięte poprzez działanie sił mechanicznych przy warstwach granicznych, flagi tworzą krawędzie zwróconymi do siebie powierzchniami, co wzmacnia efekty czyszczenia. W ten sposób rozwarstwiona szczecina jest skuteczniejsza na powierzchni płaszcza niż zwykłe szczeciny. W gęsto spakowanej wiązce takich szczecin, każda przyjmuje znów kształt pojedynczego włókna, a skutek działania flag, ujawnia dopiero ściskanie osio4

PL 194 178 B1 we lub promieniowe. Dzięki temu możliwe jest pobranie środków nanoszonych na powierzchnie i ich skuteczne naniesienie na te powierzchnie.

Poza tym pojedyncze włókno nitki dentystycznej uzyskuje, poprzez nacięcia, dodatkową szorstkość, co zwiększa jej użyteczność.

Przedmiotem wynalazku jest także zastosowanie pojedynczego włókna określonego wyżej do wytwarzania szczecin i nitki dentystycznej, przy czym nitka dentystyczna jest, poprzez spęczanie, wybrzuszona na obszarze przycięcia.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1, fig. 2, fig. 3, fig. 4 i fig. 5 pokazują różne przekroje poprzeczne pojedynczego włókna, fig. 6 widok szczeciny z rozszczepionym końcem użytkowym, fig. 7 widok szczeciny względnie nitki do czyszczenia przestrzeni miedzyzębowych z naciętym płaszczem, fig. 8 dalszą odmianę przekroju poprzecznego pojedynczego włókna, fig. 9 widok nitki do czyszczenia przestrzeni miedzyzębowych.

Pojedyncze włókno 1 według fig. 1 charakteryzuje się kolistym przekrojem poprzecznym i jest wytworzone przynajmniej z dwóch polimerów. Zbudowane jest z osnowy 2,z polimeru poliamidowego i z cienkich warstw 3 ułożonych w formie krzyża, które to warstwy 3 składają się z polimeru poliolefinowego lub mieszanki z polimerem osnowy 2. W obszarze cienkich warstw 3 względnie powierzchni granicznych względem osnowy 2 występują mocno zredukowane wtórne siły wiązania, a więc siły wiązania w poprzek osi wzdłużnej pojedynczego włókna. W przykładzie z rysunku cienkie warstwy 3 kończą się na powierzchni płaszcza 4 pojedynczego włókna. Mogą one również kończyć się w małej odległości od obwodu.

Jako polimery osnowy 2 zaleca się szczególnie poliamidy (PA), natomiast do cienkich warstw 3 użyta może być mieszanka polimerów PA/PP lub PA/PE.

W przykładzie według fig. 2 cienkie warstwy 3 ułożone są w osnowie 2 w formie gwiazdy trójramiennej, podczas gdy na fig. 3 pokazuje pojedyncze włókno 1 o trójkątnym przekroju poprzecznym. Wtym przypadku cienkie warstwy 3, które rozchodzą się z centrum na zewnątrz, kończą się w narożnikach trójkąta. Mogą one również kończyć się na bokach wielokąta.

W przykładzie z fig. 4 pokazany został dodatkowy polimer wytłoczony razem z osnową 2 pojedynczego włókna 1, tak że znajduje się on całkowicie w osnowie. Może tu chodzić o strukturę 5 włóknistą, która po wytworzeniu szczeciny i jej rozszczepieniu względnie nacięciu wpływa na jej właściwości zginania i wytrzymałość.

Figura 5 pokazuje prostokątny przekrój poprzeczny pojedynczego włókna, w którym cienkie warstwy 3 ułożone są w formie siatki, tak że z pojedynczych włókien może zostać wytworzonych wiele, w istocie prostokątnych flag7.

Figura 8 pokazuje przekrój poprzeczny pojedynczego włókna, w którym osnowa 2 składa się z czterech równych części zewnętrznych o przekroju poprzecznym sektorów koła i centralnego jądra, które jest oddzielone przez odpowiednio przebiegające cienkie warstwy 3.

Na figurze 6 pokazana jest schematycznie szczecina 6, wytworzona z pojedynczego włókna zfig. 2 poprzez przycięcie na długość oraz rozszczepiona przez działanie sił mechanicznych na końcówkę użytkową, tak że powstają flagi 7, których kształt odpowiada kształtowi obszarów pojedynczego włókna 1 tworzącego osnowę 2. Ilość flag 7 zależy, od ilości części osnowy 2 utworzonych przez cienkie warstwy 3. Długość użytkowa flag 7 może zostać oznaczona przykładowo przez, pokazaną na fig. 6, kreskę poziomą.

Na figurze 7 powierzchnia płaszcza pojedynczego włókna poddana zostaje działaniu sił mechanicznych w równych odstępach lub, przy przyciętej szczecinie, w pewnej odległości od końcówki użytkowej. Poprzez grubość warstw i wielkość siły i/lub częstotliwość jej użycia można obliczyć, że płaszcz pojedynczego włókna lub szczeciny 6 przerwany zostaje tylko na określonej długości tworząc nacięcia 8 i 9. Nacięcia te leżą na jednej linii, mianowicie w obszarach utworzonych przez cienkie warstwy 3. Wtym przypadku nacięcia zrywają się przy tworzeniu flag. Podczas używania szczeciny flagi ciągle się odnawiają.

Pojedyncze włókno według fig. 7 może również służyć jako nitka dentystyczna o dowolnej długości, przy czym nacięcia 8 i 9 mogą przenosić pastę do zębów, środki odkażające lub bakteriobójcze. Zaleca się, aby przy takich nitkach spęczyć pojedyncze włókno wzdłuż osi, jak pokazuje to fig. 9, tak aby przesmyki 10 ograniczające nacięcia wybrzuszały się na zewnątrz względem polimeru. Osnowa 2, wzgl. tworzący ją polimer, mogą być różnokolorowe w poszczególnych częściach przekroju poprzecznego.

Claims (27)

1. Pojedyncze włókno ze zmniejszonymi wtórnymi siłami wiązania, do wytwarzania szczecin lub nitek do czyszczenia zębów, składające się z przynajmniej dwóch współtłoczonych polimerów ułożonych w geometrycznie równych odstępach, z warstwą graniczną przebiegającą w kierunku osi, przy czym szczeciny lub nitka dentystyczna są nacinane poprzez działanie sił mechanicznych głównie w kierunku osi, znamienne tym, że pojedyncze włókno ma osnowę (2) z polimeru poliamidowego, a drugi polimer poliolefinowy zawarty jest w osnowie w formie cienkich warstw granicznych (3), przy czym w warstwach granicznych (3) panują zmniejszone wtórne siły wiązania, a szczeciny (6) lub nitka dentystyczna mogą być nacinane w warstwach granicznych.

2. Pojedyncze włókno według zastrz. 1, znamienne tym, że osnowa (2) jest kopolimerem lub mieszanką polimerów poliamidowych.

3. Pojedyncze włókno według zastrz. 1, znamienne tym, że polimer cienkich warstw (3) jest kopolimerem lub mieszanką polimerów poliolefinowych.

4. Pojedyncze włókno według zastrz. 1, znamienne tym, że cienkie warstwy (3) zawierają część polimeru osnowy (2).

5. Pojedyncze włókno według zastrz. 4, znamienne tym, że cienkie warstwy (3) zawierają oba polimery w równych proporcjach.

6. Pojedyncze włókno według zastrz. 1 albo 4, albo 5, znamienne tym, że cienkie warstwy (3) mają grubość kilku mikrometrów.

7. Pojedyncze włókno według zastrz. 1 albo 4, znamienne tym, że cienkie warstwy (3) w osnowie (2) sięgają aż do obwodu pojedynczego włókna (1).

8. Pojedyncze włókno według zastrz. 1 albo 4, znamienne tym, że cienkie warstwy (3) w osnowie (2) kończą się w pewnej odległości od obwodu pojedynczego włókna (1).

9. Pojedyncze włókno według zastrz. 1 albo 4, znamienne tym, że osnowa (2) pojedynczego włókna (1) ma trzeci, osadzony w osnowie polimer.

10. Pojedyncze włókno według zastrz. 1, znamienne tym, że polimery osnowy (2) i cienkich warstw (3) są w różnych kolorach.

11. Pojedyncze włókno według zastrz. 1, znamienne tym, że ma przekrój poprzeczny odbiegający od kształtu kołowego.

12. Pojedyncze włókno według zastrz. 11, znamienne tym, że ma wieloboczny przekrój poprzeczny.

13. Pojedyncze włókno według zastrz. 12, znamienne tym, że cienkie warstwy (3) są ograniczone kątami wielobocznego przekroju poprzecznego.

14. Pojedyncze włókno według zastrz. 12, znamienne tym, że cienkie warstwy (3) są ograniczone powierzchnią wielobocznego przekroju poprzecznego.

15. Pojedyncze włókno według zastrz. 1, znamienne tym, że osnowa (2) jest z poliamidu, a cienkie warstwy (3) zawierają poliolefinę.

16. Sposób wytwarzania pojedynczego włókna ze zmniejszonymi wtórnymi siłami wiązania, do wytwarzania szczecin lub nitek do czyszczenia zębów, składającego się z przynajmniej dwóch współtłoczonych polimerów ułożonych w geometrycznie równych odstępach, z warstwą graniczną przebiegającą w kierunku osi, przy czym szczeciny lub nitka dentystyczna są nacinane poprzez działanie sił mechanicznych głównie w kierunku osi, znamienny tym, że przynajmniej dwa polimery zostają współtłoczone tak, że pojedyncze włókno mające osnowę (2) z polimeru poliamidowego, a drugi polimer poliolefinowy zawarty w osnowie w formie cienkich warstw granicznych (3), przy czym w warstwach granicznych (3) panują zmniejszone wtórne siły wiązania, a szczeciny (6) lub nitka dentystyczna mogą być nacinane w warstwach granicznych, zostanie rozciągnięte, ewentualnie ustabilizowane, a następnie przycięte na pożądaną długość szczeciny i ostatecznie szczeciny te zostaną rozszczepione na końcach użytkowych wzdłuż warstw granicznych poprzez wpływ sił mechanicznych w poprzek osi szczeciny na ograniczonej długości.

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że działanie sił mechanicznych wywołane jest przynajmniej na znacznej części obwodu pojedynczego włókna względnie szczeciny.

18. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że pojedyncze włókno względnie szczecina zostaje przycięta lub rozszczepiona przez siłę ciosu.

19. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że pojedyncze włókno zostaje przycięte względnie rozszczepione przez siły zgniatające.

PL 194 178 B1

20. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że pojedyncze włókno zostaje przycięte względnie rozszczepione przez siły skrętne.

21. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że szczecina zostanie zaokrąglona na końcu użytkowym przed rozszczepieniem.

22. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że szczecina zostanie zaokrąglona na końcu użytkowym po rozszczepieniu.

23. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że szczecina jest tak znakowana, aby optycznie wskazywać długość użytkową szczeciny, po odcięciu rozszczepionych końcówek użytkowych, to jest tzw. flag.

24. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że pojedyncze włókno jest spęczane, podczas lub po poddaniu go działaniu sił, wzdłuż kierunku osi.

25. Zastosowanie pojedynczego włókna jak określono w zastrz. 1 do 15 do wytwarzania szczecin.

26. Zastosowanie pojedynczego włókna jak określono w zastrz. 1 do 15 do wytwarzania nitki dentystycznej.

27. Zastosowanie pojedynczego włókna według zastrz. 26, znamienne tym, że nitka dentystyczna jest, poprzez spęczanie, wybrzuszona na obszarze przycięcia.