TW201819462A - 聚酮材質的牙刷毛及包括該牙刷毛的牙刷 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種聚酮材質的牙刷毛及包括該牙刷毛的牙刷，提供由具有高剛性、高彈性和高耐磨性的聚酮材質製造牙刷毛，從而提供毛擴展性減少且使用期限增加的牙刷。本發明由聚酮製成的牙刷毛具有優異的彈性，適用於去除曲面多的牙齒表面牙菌斑，尤其是，當製成細微毛時，可以有效地去除現有牙刷無法很好地去除的齒間牙菌斑。

Description

聚酮材質的牙刷毛及包括該牙刷毛的牙刷

本發明涉及聚酮材質的牙刷毛及包括該牙刷毛的牙刷（Polyketone Bristles and Toothbrush Having the Bristles）。

更具體而言，本發明涉及一種由具有高剛性、高彈性和高耐磨性的聚酮材質製成從而具有毛擴展性減少和使用期限增加的牙刷毛以及包括該牙刷毛的牙刷。

另外，由於聚酮材質的單價低於主要用作牙刷毛的尼龍或聚酯類高分子，特別是聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）的單價，所以能夠以較低的成本提供牙刷毛。

牙刷是用於清潔包括牙齒和牙齦的口腔的工具，由手把和牙刷毛組成，其中牙刷毛通常使用具有彈性的合成樹脂來製造。

普通牙刷毛主要由尼龍或聚酯類高分子（例如聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚對苯二甲酸丙二酯（PTT）、聚對苯二甲酸丁二酯（PBT））等製成。

尼龍具有適當的柔韌性的優點，但是由於其吸水性強，因此，壽命短，強度低，需要具有一定程度以上的粗度，而聚酯類牙刷毛的柔韌性差。以往使用這種牙刷毛時，短則一個月、多則三個月會發生毛擴展，因此需要更換。

尤其對由PBT等聚酯類高分子製成的細微毛而言，由於其是牙刷毛的尖端逐漸變細的形態，因此，更早地出現毛擴展和磨損的現象，而需要頻繁地更換牙刷。

在本說明書的全文中引用了多個參考文獻，並顯示了其引用。所引用的文獻的公開內容作為整體併入本說明書以供參考，以更好地說明本發明所屬領域的水準和本發明的內容。

本發明的發明人為了解決以往的尼龍和聚酯類（PBT等）牙刷毛擴展的問題，尤其是，為了解決具有牙刷毛的末端逐漸變細的形態的細微毛的情況下，由於其逐漸變細的末端更快地發生毛擴展和磨損的問題，進行了研究努力的結果，通過使用聚酮材質製造出具有高剛性、高彈性和高耐磨性的牙刷毛，從而完成了本發明。

因此，本發明的目的是提供一種包括聚酮（polyketone）的牙刷毛。

本發明的另一目的是提供一種牙刷，其包括上述牙刷毛。

通過下述對發明的詳細說明、申請專利範圍和附圖，本發明的其它目的和優點將變得更加明確。

本發明在一實施例中提供一種包含聚酮的牙刷毛。

刷牙的最終目標是使牙齦的損傷最小化，同時使牙齒的清潔力最大化。通常，對牙齦的損傷越小，對牙齒的清潔力就越低，當為了提高清潔力而使用高剛性材質時，存在著伴隨牙齦損傷的問題。本申請為了解決上述問題而進行研究並努力的過程中，驚奇地發現：當將聚酮樹脂用於牙刷毛時，由於其高強度和高彈性的特性，能夠優異地去除牙菌斑（plaque），同時幾乎沒有牙齦刺激。

聚酮樹脂（Polyketone resin）是近年來開發的新型樹脂，由一氧化碳和烯烴合成，其機械物理特性屬於高性能塑膠的範疇。美國專利4,843,144號公開了由乙烯及丙烯等烯烴和一氧化碳合成的線狀交替聚合物。該專利中使用的聚酮樹脂具有優異的耐衝擊性，在室溫和低溫下都具有高回彈性，並且擁有優異的潛變（creep）特性。

在本發明的刷毛中，作為聚酮，可以使用具有包括一氧化碳和烯烴的基本結構的聚酮。

上述聚酮，可以是一氧化碳和乙烯的共聚物或一氧化碳、乙烯和丙烯的三元共聚物。

另外，上述聚酮成分可以由以下化學式表示：化學式中，上述x:y是1:10～10:1。

本發明中，用於牙刷毛的聚酮聚合物可以是線狀交替結構，並且可以是每個不飽和烴分子實質上都含有一氧化碳。可用作聚酮聚合物的前體的乙烯類不飽和烴化合物可以具有1～20個碳原子，較佳地具有1～10個碳原子。更佳地，上述乙烯類不飽和烴化合物可以是乙烯或α-烯烴（例如，丙烯（propene）、1-丁烯（butene）、異丁烯（iso-butene）、1-己烯（hexene）、1-辛烯（octene））。

另外，作為上述聚酮樹脂，可以使用：在含有鈀化合物的催化劑組合物存在下，利用醇溶劑，使一氧化碳和烯烴液相聚合的方法製備的聚酮樹脂。在這種情況下，聚合後通過過濾和提煉來回收聚合物，並用醇或丙酮等溶劑除去殘留的催化劑組合物。

本發明的一實施方式中，上述牙刷毛可以由聚酮（polyketone）材質構成。

另一實施方式中，上述牙刷毛還可以包括由聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚氨酯和尼龍成分所組成的組中選擇的一種以上的水不溶性高分子物質。

例如，本發明的牙刷毛可以包括：將由一氧化碳和至少一種乙烯（ethylene）類不飽和烴組成的線狀交替聚合物和上述列出的一種以上的水不溶性高分子物質混合而製備的聚酮混合物（blend）。

上述水不溶性高分子物質是用於生產常規牙刷毛的物質，其中，尼龍具有優異的耐熱性、彈性和強度，但其吸水性高，因此具有物理特性和尺寸發生變化的缺點。尤其存在吸濕時耐衝擊性變化的缺點，作為改善該缺點的方法，可以混合聚酮和尼龍作為本發明的牙刷毛材質使用。

上述聚酮混合物中，可以含有60～80重量％的線性交替聚酮聚合物和20～40重量％的上述一種以上水不溶性高分子物質。

上述聚酮混合物中，聚酮和一種以上水不溶性高分子物質的混合比可以為9:1～7:3的重量比。

聚酮混合物可以通過將各個組成成分在高溫下熔融後進行混合而製備，此時，也可以混合抗氧化劑、UV穩定劑和其它附加組成成分。

在另一實施方式中，牙刷毛還可以包括由抗炎抗菌劑、增白劑、牙酸緩和劑、牙石沉著防止劑、矯味劑、口臭去除劑、牙齦健康劑、防齲劑、口腔清潔劑、木糖醇、竹鹽、海鹽、製劑鹽、精製鹽、松鹽、煮鹽、熔融鹽、加工鹽和磷酸鹽所組成的組合中選擇的有利於牙齒健康的有效成分。

如此地，若牙刷毛還含有有利於牙齒健康的成分，刷牙時通過刷牙壓力和水分會釋放出有利於牙齒健康的成分，並且這些成分作用於牙齒或牙齦上，有助於抗菌、抗炎、消炎、預防牙結石、預防牙酸等各種口腔疾病的預防。

此外，本發明的牙刷毛也可以製成細微毛的形態。

細微毛的情況下，由於其柔軟，牙刷毛容易到達口腔內的各個角落，因此，具有容易清潔難刷的角落部分，特別是容易清潔牙齒和牙齦之間的優點。相反，對一般的細微毛而言，牙刷毛容易磨損，或者末端容易彎曲，因此，具有需要每1〜2個月更換一次的缺點。因此，需要同時進行提高牙刷毛、特別是細微毛的耐久性的研究。

本發明的聚酮細微牙刷毛具有高剛性、高彈性和高耐磨性的優點，因此具有使用期間能夠保持初始狀態的優點。

在本發明的一實施例中，上述牙刷毛可以是牙刷毛直徑和尖端直徑相同且尖端加工為圓弧形的普通毛形態，或者是尖端寬度逐漸變細的針狀細微毛形態。

在普通毛形態的牙刷毛的情況下，其直徑可以是0.1mm～0.13mm，在細微毛形態的牙刷毛的情況下，其可以是尖端直徑為0.02mm以下或0.01mm以下的超級細毛。

與直徑為0.16～0.20mm的普通牙刷毛相比，牙刷毛直徑為0.1mm～0.13mm的普通毛形態的牙刷毛由於能夠密集地嵌入多三倍以上的牙刷毛，因此，其彈性好且觸感柔軟，不僅對牙齒和牙齦的清潔效果良好，而且按摩效果也良好，能夠同時實行普通牙刷無法實現的牙齒清潔和牙齦按摩的兩種功能。當牙刷毛尖端直徑為0.02mm以下的細微毛的情況下，由於其比牙齒和牙齦之間的一般縫隙更細，因此，更容易清潔牙齒和牙齦之間的牙菌斑，並且能有效地防止牙齦炎。

本發明的牙刷毛，可以通過預先製造兩端細的細微毛後，以「V」形植入牙刷頭的方法來製造。

對所植入的牙刷毛而言，植入部的長度即植入後從牙刷頭上端面到刷牙毛尖端的距離可以是5mm～25mm，但並非限於此。

所植入的細微毛的總長度可以為10〜30mm或15〜25mm，粗度可以為0.01〜0.1mm，植入部的長度可以為1〜15mm，植入後細微毛從牙刷植入面上端的高度可以為5mm〜20mm，但並非限於此。

本發明由聚酮製成的牙刷毛具有優異的彈性，適用於去除具有許多曲面的牙齒表面牙菌斑，並且可以有效地去除現有牙刷無法很好地去除的牙齒表面及齒間的牙菌斑。

並且，在每天反覆多次進行的刷牙過程中，可以無牙齦刺激或無出血地進行適當的牙齦按摩，無需額外的時間和精力也能夠獲得有利於牙齒和牙齦健康的按摩效果，從而能夠持續地管理牙齒健康。

本發明的另一實施例是提供一種包括上述聚酮牙刷毛的牙刷。

在一實施例中，本發明的牙刷是通過由聚酮刷毛以及橡膠、矽膠等彈性構件製造牙刷頭，從而製造成刷牙時能夠給予物理清潔和牙齦按摩效果的產品。

在另一實施例中，本發明的牙刷可以製造成包括：把手部，具有規定的厚度和寬度；刷頭部，與上述把手部連接；聚酮牙刷毛，形成在上述刷頭部的上表面；以及末梢，設置在上述刷頭部。

本發明的牙刷可製造成具有由不同材質製成的兩種以上的牙刷毛。

例如，本發明的牙刷可以包括：把手部，具有規定厚度和寬度；刷頭部，與上述把手部連接；第一牙刷毛，固定在上述刷頭部的一部分；以及第二牙刷毛，固定在刷頭部的另一部分，其中，上述第一牙刷毛由聚酮材質構成，上述第二牙刷毛由聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚氨酯和尼龍成分所組成的組合中選擇的一種以上的水不溶性高分子材質構成。

本發明的牙刷中，除了用聚酮代替了現有的尼龍、PBT等材質以外，可以同樣地利用本發明領域中眾所周知的牙刷毛的製造方法、組成成分等。

與常規的牙刷毛相比，本發明新型材質的牙刷毛具有高剛性，並且彈性優異，更有助於清潔牙齒，並且具有優異的耐磨性，因此能夠長時間使用。另外，其毛擴展程度減少，因此能夠在保持初始狀態下使用。

以下，參照實施例對本發明進行更詳細的說明。本領域技術人員應當理解，這些實施例僅用於更詳細地描述本發明，並且本發明的範圍不受這些實施例的限制。

1. 聚酮、尼龍和 PBT 的物理特性比較

作為牙刷毛材質的樹脂材料粉末，分別對尼龍612（杜邦Dopont Tynex）、聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）（科隆工業股份有限公司KOLON）或聚酮（曉星Hyosung，M310U和M310U類似等級）進行加熱，並在擠壓裝置的噴嘴進行成型擠壓，對其進行冷卻，用熱風乾燥，從而用各材質分別製成了直徑為0.18mm的牙刷毛。

（1）抗張強度

製造牙刷毛後測量能夠評估一根毛剛性的、牙刷毛斷裂的強度的抗張強度，並與現有的牙刷毛材質尼龍612和PBT進行比較。

具體來說，根據ASTM D638標準規格試驗方法，通過固定裝置將一根牙刷毛的兩端固定後，沿著試片的軸向拉伸，測量破壞所需要的力即抗張強度。

（2）彈性損失率

另外，為了確認聚酮的耐久性，將聚酮牙刷毛植入牙刷柄並製成牙刷，與使用尼龍612和PBT牙刷毛的牙刷進行彈性損失率的比較。

彈性損失率用於評價使用牙刷時的耐久性（毛擴展性），使用刷機（Brush Machine）分別進行5000次、10000次往復刷洗操作後，通過下列式1所示的方法，測量牙刷毛擴展的程度。彈性損失率值越小，說明刷牙前後毛寬度差越小，表示毛擴展程度越小。

式1. 彈性損失率（%）=（B-A）/A × 100 A: 刷洗前的毛寬度 B: 刷洗後的毛寬度

（3）實驗結果

將根據毛材質所測量的牙刷毛抗張強度和彈性損失率的結果示於以下表1中。

表1

實驗結果，確認到聚酮牙刷毛的抗張強度比尼龍的抗張強度高2.0倍，比PBT的抗張強度高1.13倍（表1），並且製成牙刷毛後也能夠保持高剛性的物理特性。

另外，5000次往復時，使用聚酮牙刷毛的牙刷的彈性損失率值比使用尼龍612和PBT的牙刷分別減少了34％和27％，該資料表示，與尼龍612和PBT相比，牙刷毛擴展程度分別少34％和27％。同樣地，10000次往復時，聚酮顯示出牙刷毛擴展程度分別比尼龍612和PBT少31％和12％的結果。

2 ．聚酮、 PBT 及 PES 對牙齦刺激性的測定

作為如聚酮般具有高剛性和優異的耐磨性特徵的高分子，有氟樹脂（PTFE，PVDF）、聚甲醛（POM）、PBT、聚醚碸（PES）等，然而，對氟樹脂而言，由於其熔點高，難以製造成牙刷毛，對POM而言，由於其易碎的特點，不適合製造成牙刷毛。PBT和PES是與聚酮同樣地具有高強度和優異的耐磨性的材質，以與上述製造例相同的方式，使用相應的材質製造了直徑0.18mm的牙刷毛，毛的末端未經過另外的細微毛加工而進行植入，從而製造了牙刷。此後，專家小組對所製造的三種材質的牙刷進行了有關牙齦刺激程度的問卷調查，從而進行了評估。

問卷調查是以20-40歲的女性20名和男性20名為對象，分別使用實驗用牙刷7天後，進行比較。在使用新牙刷之前，中間提供了3天的休息時間，在休息期間，按平時的習慣對牙齒進行管理。調查結果如表2所示（可以重複選擇）。

表2

實驗結果表明，聚酮對牙齦刺激性較少，因此適合作為牙刷毛材質，而PBT和PES由於其牙齦刺激性大，不適合作為牙刷毛材質。

3 ．聚酮及尼龍的根據材質的感官評價

形成有32個直徑1.6mm的孔的相同的牙刷柄上，分別植入直徑為5M（0.127mm）的尼龍牙刷毛和聚酮牙刷毛，從而製造了實驗用牙刷。以20-40歲的女性20名和男性20名為對象，分別使用7天後進行比較。在使用新牙刷之前，中間提供了3天的休息時間，在休息期間，按平時的習慣對牙齒進行管理。

問卷由能夠評估牙刷的彈性和清潔力的問題構成，並以5分標準評價（滿意程度越高分數越高）。

表3

實驗結果表明，由於聚酮牙刷毛彈性優異，牙齒表面及齒間清潔力顯著優於尼龍材質的牙刷毛。

4 ．根據牙刷毛直徑的牙菌斑去除效果測定

使用小直徑牙刷毛的牙刷時齒間清潔力會更優異，但小直徑牙刷毛的情況下，尤其是在現有技術中最常應用的尼龍毛的情況下，存在牙刷毛容易斷裂、無彈性且容易擴展的缺點。

為了克服尼龍毛的缺點，本實施例中提供使用高強度的聚酮設計即使直徑細但具有彈性且不容易分開的牙刷毛的技術，製造了直徑為10mils（0.254mm）、8mils（0.203mm）、7mils（0.178mm）及6mils（0.152mm）的牙刷毛，並根據牙刷毛的直徑測量了牙菌斑去除效果。

人造牙齒表面牙菌斑的塗層是如下所述地進行。將顎模型（gnathostaic model）的牙齒部分放入著色聚合物10秒後拿出，並為了滿足規定厚度的條件，在保持規定溫度和濕度的恆溫恆濕室（25℃，55％）中乾燥60分鐘以使完全乾燥後使用。在此，使用植入了直徑為10mils、8mils、7mils及6mils的牙刷毛的牙刷，將牙刷的剛毛截面和塗層後的顎模型的頰面保持水準，以在刷牙時盡可能最大限度地覆蓋。對全部牙刷施加300g壓力，每個產品將交替進行8次30秒垂直刷牙和30秒水準刷牙。然後，通過顯微鏡測定除去前後的人造齒面牙菌斑面積，將牙菌斑除去率以百分率（%）評價，其結果如圖一所示。

試驗結果，確認了隨著牙刷毛的直徑從10mils（0.254mm）減小到6mils（0.152mm），齒間的牙菌斑去除率提高了約4.5倍以上。

5 ．聚酮 vs. 尼龍物理特性比較

（1）抗張強度

為了評估單個牙刷毛的斷裂強度，將一根牙刷毛的上端和下端以1cm的間隔固定在萬能材料試驗機（UTM）後，以200mm/min的速度拉動上端並測定了斷裂時的力。

（2）彈性損失率

為了評估刷洗（Brushing）後牙刷毛的擴展程度，牙刷刷洗試驗機上往復刷洗5000次後測定擴展的寬度，並且刷洗後立即拍攝聚酮和尼龍牙刷毛的形狀，示於圖2中。

（3）彈性

為了評估牙刷毛的彈性（或柔軟性），將牙刷毛的1/3的部位掛在能夠測量施加力的鋼絲上測量力。

（4）實驗結果

將如上所述地測定抗張強度、彈性損失率及彈性的結果示於下述表4。

表4

從上述表4可確認，根據毛直徑為0.102mm（4mils）的聚酮和尼龍612的抗張強度的結果，聚酮（0.56kgf）顯示出比尼龍（0.40kgf）高40％的抗張強度。

根據毛直徑為0.127mm（5mils）的聚酮和尼龍612的彈性損失率的結果，確認與尼龍相比，剛剛刷洗後上升了42％，完全乾燥後上升了48.7%（*值越小擴展程度越小）。

另外，根據毛直徑為0.127mm（5 mils）的聚酮和尼龍612的彈性的結果，確認聚酮的彈性（224.9cN）比尼龍（174.6cN）高28.8％。

無

[圖1] 是表示單位牙刷毛直徑的齒間牙菌斑去除率的測定結果的圖。 [圖2] 是分別表示剛剛刷牙後的聚酮和尼龍牙刷毛狀態的照片。

Claims (10)

1. 一種牙刷毛，包含聚酮。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的牙刷毛，其中，所述聚酮具有包含一氧化碳和烯烴的基本結構。
3. 根據申請專利範圍第1項所述的牙刷毛，其中，所述聚酮是一氧化碳和乙烯的共聚物，或一氧化碳、乙烯及丙烯的三元共聚物。
4. 根據申請專利範圍第1項所述的牙刷毛，其中，所述聚酮由下述化學式表示：； 式中，x:y是1:10～10:1。
5. 根據申請專利範圍第1項所述的牙刷毛，其中，所述牙刷毛由聚酮材質構成。
6. 根據申請專利範圍第1項所述的牙刷毛，其中，所述牙刷毛還包括由聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚氨酯及尼龍成分所組成的組合中選擇的一種以上的水不溶性高分子物質。
7. 根據申請專利範圍第1項所述的牙刷毛，其中，所述牙刷毛還包括由抗炎抗菌劑、增白劑、牙酸緩和劑、牙石沉著防止劑、矯味劑、口臭去除劑、牙齦健康劑、防齲劑、口腔清潔劑、木糖醇、竹鹽、海鹽、製劑鹽、精製鹽、松鹽、煮鹽、熔融鹽、加工鹽和磷酸鹽所組成的組合中選擇的一種以上。
8. 根據申請專利範圍第1項所述的牙刷毛，其中，所述牙刷毛是末端為針狀的細微毛。
9. 根據申請專利範圍第1項所述的牙刷毛，其中，所述牙刷毛的直徑是0.1mm～0.13mm。
10. 一種牙刷，包括申請專利範圍第1至9項中任意一項所述的牙刷毛。