專利名稱：牙刷的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及牙刷的制造方法。
背景技術(shù)：
作為有關(guān)牙刷的制造方法的現(xiàn)有的技術(shù)，以下方式被廣泛采用，即通過被稱作平線的金屬部件，將刷毛束插入刷毛束插入孔固定。該方式雖然可以簡便地構(gòu)成牙刷的制造裝置，但是具有不能使牙刷的刷毛植入部分的厚度變薄、斜著植入刷毛困難的缺點(diǎn)。一方面，有以下不使用平線的方法。
(1)方式I(例如特公平6-16725、USP4635313)在將塑料材料填充到插入刷毛束的刷毛束收容孔內(nèi)的成形用模具以及與該模具以外的其他成形用模具組合形成的模穴內(nèi)填充塑料材料，制造牙刷的刷柄部的方法。該方法可以同時(shí)進(jìn)行刷柄部的形成和刷毛植入以及刷毛束的固定，但是提高塑料材料的填充壓力時(shí)，從上述刷毛束收容孔和刷毛束之間容易產(chǎn)生塑料材料的漏出。
(2)方式II(例如USP5458400、特開平9-182632)將刷毛束植入在具有多個(gè)刷毛束插入孔的基板上，然后用塑料材料填充該基板開口部的方法。該方法是刷柄部的形成和刷毛植入是不同的工序。由于可以使刷毛束插入孔和刷毛束緊密結(jié)合，因此，填充塑料材料時(shí)，與方式I相比較，不容易產(chǎn)生塑料材料從刷毛束插入孔和刷毛束之間的漏出。但是，由于被填充的上述塑料材料的收縮，會(huì)產(chǎn)生基板和該塑料部件之間的粘接力下降的問題。
(3)方式III(例如特公平6-46962)加熱具有刷毛束插入孔的基板的刷毛束插入孔部和刷毛束基部這兩方，將該刷毛束插入該刷毛束插入孔內(nèi)，使雙方成為緊密結(jié)合狀態(tài)。該方法容易使刷毛束的緊密結(jié)合力不均等。
(4)方式IV(特公昭50-14465)將刷毛束插入具有多個(gè)刷毛束插入孔的基板的凹部，通過使塑料板與該凹部的刷毛束的基部的背面粘接，用該塑料板覆蓋該基部背面的方法。該塑料板不收縮。但是，具有以下危險(xiǎn)，即由于刷牙時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，基板與該塑料板脫離、基板折斷。
上述方式I～方式IV的四種方法的任何一種中，使牙刷的刷毛植入部變薄時(shí)，都需要確保刷毛植入部的強(qiáng)度。特別是方式II中，形成刷毛植入部的基板后，為了用充填材料填充該基板的開口部，需要確保其粘接強(qiáng)度。如果是不充分的話，有可能由于刷牙時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，基板與充填材料的粘接部脫離、基板折斷。由于折斷的基板會(huì)損傷口腔，因此基板的折斷是牙刷的致命缺陷。
本發(fā)明提供一種牙刷的制造方法，是在方式II的方法中，可增強(qiáng)基板和充填材料(塑料部件)的粘接強(qiáng)度，并且填充為了固定刷毛束的充填材料時(shí)，抑制充填材料從刷毛束插入孔漏出的牙刷的制造方法。
并且，本發(fā)明提供避免彎曲應(yīng)力向基板和充填材料集中的牙刷的制造方法。
另外，本發(fā)明提供增強(qiáng)上述基板和充填材料之間的粘接強(qiáng)度的牙刷的制造方法。
另外，本發(fā)明中，將充填材料填充到在基板背面形成的充填材料的填充用凹部。此時(shí)，充填材料通過填充后的冷卻緊固收縮，由于其收縮應(yīng)力，上述粘接力下降并且基板變形。另外，由于該基板變形，植入基板的刷毛植入部的刷毛束相對(duì)于刷柄的刷毛植入角發(fā)生變化。
因此，本發(fā)明中，最好是預(yù)測上述的收縮程度和刷毛植入角的變化，得到所希望的刷毛植入部的基板形狀和所希望的刷毛植入角度。
為了防止從刷毛束插入孔的間隙漏出充填材料，試著將流動(dòng)性較高的樹脂用于充填材料，使該樹脂的填充壓力下降。但是，只采用這樣的樹脂不能解決充填材料漏出的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在將刷毛束插入設(shè)置在刷柄前端的基板的刷毛植入部的刷毛束插入孔內(nèi)的狀態(tài)下，將該基板設(shè)置在成形裝置上，將從該成形裝置的澆注口排出的充填材料注入刷毛束的基部周圍，該刷毛束被插入在基板的刷毛植入部的刷毛束插入孔內(nèi)，通過使該基板和該刷毛束的基部粘接，使刷毛束對(duì)基板固定化的牙刷的制造方法，通過將成形裝置的該充填材料的澆注口設(shè)置在靠近連接基板的刷毛植入部的刷柄的位置來實(shí)現(xiàn)。更理想的該澆注口的設(shè)置位置，是在刷毛植入部的中央部與連接該刷毛植入部的頸部的小截面積部分(與刷柄的長度方向正交的截面是最小的部分)之間。
該牙刷的制造方法中，雖然刷牙時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力容易集中，將成型裝置的充填材料的注出口設(shè)置在靠近連接牙刷的刷毛植入部的刷柄的位置，但是由于緊靠著充填材料澆注口的下方，充填材料是高溫并且高壓，因此，基板和充填材料的粘接力增強(qiáng)，可以提高牙刷的耐久性。
本發(fā)明的成形裝置是指排出充填材料的填充機(jī)，或指將模具等其他部件與該填充機(jī)組合的裝置(參照?qǐng)D27)。
本發(fā)明中，由于在被充填材料填充的基板的表面設(shè)置凹凸部，充填材料與凹凸部的粘接面積增加，因此，可以更加增強(qiáng)上述粘接力。
另外，在通過使基板和刷毛束的固定化的牙刷的制造方法中，本發(fā)明通過使被充填材料填充的基板的凹部形成R面、錐形面、層差面或者這些的復(fù)合形狀而實(shí)現(xiàn)。具體是使至少該凹部的一部分形成R面、錐形面或刷柄的長度方向平行面與垂直面交叉組合形成的層差面、或者這些的復(fù)合形狀，這些R面形成在該凹部的表面、與刷柄的連接部或其附近。其原因是該連接部上容易產(chǎn)生更強(qiáng)的應(yīng)力集中。
本發(fā)明中，由于在基板和刷柄的連接部形成上述的形狀，因此即使基板和充填材料的粘接強(qiáng)度下降，也可以避免彎曲應(yīng)力向基板和充填材料的連接部集中，防止牙刷折斷。另外，上述的層差除了避免應(yīng)力集中之外，具有提高充填材料和基板的粘接強(qiáng)度的效果。這是因?yàn)榕c充填材料的收縮相關(guān)聯(lián)，可以認(rèn)為在收縮的最大方向上(通常是刷毛植入部的長度方向，參照?qǐng)D28)使凹部具有平行面(層差的水平面)具有抑制因該充填材料的收縮引起的上述粘接力降低的效果。
另外，權(quán)利要求2、6的「R面」是指端面沒有棱、進(jìn)行磨圓處理后的狀態(tài)，也包括大致圓形的磨圓處理。在第三實(shí)施方式～第七實(shí)施方式的說明中，使用的記號(hào)「R301、R(301A、301B、301C)」中的「R」也是相同的意思。另外「C」是指錐形的倒角，在第三實(shí)施方式～第七實(shí)施方式中使用的記號(hào)「C302、C302A、C302B、C302C」中的開頭「C」也是相同的意思。另外R為0.2mm是指圓形R的半徑是0.2mm，C為0.2mm是指以45°實(shí)施倒角的正交兩條邊的各邊長為0.2mm。
「刷柄的長度方向」是指從成為牙刷制品時(shí)的基板開始，刷柄延伸出的方向。圖1中，是紙面上刷柄的長部分的方向。
另外，本說明書中用的「孔軸」是指將刷毛保持在刷毛束插入孔的孔內(nèi)時(shí)的刷毛的長度方向。
本說明書中的「基板的正面」是指刷牙時(shí)，牙刷的刷毛束突出一側(cè)的基板的面，「基板的背面」是指與牙刷的上述基板的正面相反的一面。
「基板的長度方向」是指從牙刷的基板開始向著刷柄部的方向。圖1中是紙面上沿著刷柄的長的部分的方向。
「沿著基板長度方向的剖面」是指平面上將上述基板的正面朝下地放置牙刷時(shí)，通過與其正面垂直的面形成的剖面。圖20、圖23、圖24、圖29是沿著長度方向的剖面圖。
另外，本說明書中的「孔的剖面」是指將刷毛保持在孔內(nèi)時(shí)與刷毛的長度方向垂直面的剖面。
另外，本說明書中的「緊固」是指在一個(gè)刷毛束上，各個(gè)刷毛相互熔融后的粘接，或者多個(gè)刷毛束熔化后粘接的狀態(tài)。本發(fā)明中，通過熔融或熔融沖壓使刷毛束熔融緊固時(shí)，刷毛束與基板不一定粘接。有利用刷毛的材料和基板的材料以及加熱手段、熔融沖壓手段進(jìn)行粘接的情況，但是代表性的刷毛的材料尼龍和代表性的基板的材料聚丙烯不粘接的情況居多。


圖1是表示第一實(shí)施方式的基板及其成形用模具的模式圖。
圖2是表示基板主要部位的模式圖。
圖3是表示刷毛束保持夾具和刷毛束植入裝置的模式圖。
圖4是表示刷毛束端面的熔融裝置的模式圖。
圖5是表示刷毛束的熔融緊固面形成狀態(tài)的模式圖。
圖6是表示向成形裝置進(jìn)行基板定位狀態(tài)的模式圖。
圖7是表示模具與基板接觸狀態(tài)的模式圖。
圖8是表示利用成形裝置注入充填材料的狀態(tài)的模式圖。
圖9是表示將牙刷從刷毛束保持夾具卸下后狀態(tài)的模式圖。
圖10是表示第二實(shí)施方式的基板的刷毛束插入孔和成形裝置的澆注口設(shè)置的模式圖。
圖11是表示第三實(shí)施方式的基板的模式圖。
圖12是表示第三實(shí)施方式的基板變型例的模式圖。
圖13是表示第三實(shí)施方式的基板變型例的模式圖。
圖14是表示第四實(shí)施方式的基板的模式圖。
圖15是表示第五實(shí)施方式的基板的模式圖。
圖16是表示第六實(shí)施方式的基板的模式圖。
圖17是表示第七實(shí)施方式的基板的模式圖。
圖18是表示第八實(shí)施方式的基板的模式圖。
圖19是表示第九實(shí)施方式的基板的模式圖。
圖20是表示第十一實(shí)施方式的基板及其成形用模具的模式圖。
圖21是表示基板主要部位的模式圖。
圖22是表示刷毛束保持夾具和刷毛束植入裝置的模式圖。
圖23是表示刷毛束端面的熔融裝置的模式圖。
圖24是表示刷毛束的熔融面形成狀態(tài)的模式圖。
圖25是表示向成形裝置傳送基板狀態(tài)的模式圖。
圖26是表示向模具進(jìn)行基板定位狀態(tài)的模式圖。
圖27是表示利用成形裝置注入樹脂的模式圖。
圖28是表示將牙刷從模具和刷毛束保持夾具卸下后的狀態(tài)的模式圖。
圖29是表示基板的初期形狀、充填材料的收縮以及刷毛束的刷毛植入角變化的模式圖。
圖30是表示充填材料的收縮修正形狀的模式圖。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方式)(圖1～圖9)牙刷的制造方法以及制造裝置的構(gòu)成如下。
(1)牙刷10的基板11是利用圖1的基板成形用模具20(上模21和下模22)成形。本實(shí)施方式中，基板11、刷柄12、頸13以及刷頭14是一體成形。
如圖2所示，刷頭14具有被設(shè)置在背面的外邊緣的壁15包圍著的填充用凹部16，在該填充用凹部16的刷毛植入部16A上，貫通形成有多個(gè)刷毛束插入孔17，刷毛束18被植入在各刷毛束插入孔17內(nèi)。
并且，向后述的刷頭14進(jìn)行刷毛束18的刷毛植入工序后，向刷頭14的填充用凹部16內(nèi)進(jìn)行充填材料19的填充。并且，可以不對(duì)整體進(jìn)行一體成形，可以首先只將刷頭14成形，對(duì)該刷頭14進(jìn)行刷毛植入后，再向刷頭14的填充用凹部16內(nèi)進(jìn)行充填材料19的注入及刷柄12和頸部13的成形。
基板11上，刷頭14的外邊緣的整個(gè)周邊上形成有壁15。這樣，填充用凹部16的充填材料19與基板11的粘接面積加大，粘接性和刷頭14的彎曲強(qiáng)度被強(qiáng)化。另外，壁15也可以部分形成在上述刷頭14的外邊緣處。
基板11的材質(zhì)可以使用聚丙烯、丙烯腈苯乙烯共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚甲烯酸甲酯、不飽和聚酯等任何一種樹脂。如果可以確保牙刷10的必要強(qiáng)度和耐久性，使基板11成形的流動(dòng)特性和熱穩(wěn)定性充足的話，可以不限定材質(zhì)。刷毛束18的材質(zhì)可以采用尼龍、聚丁烯對(duì)酞酸鹽等。
(2)將基板11安裝在刷毛束保持夾具30上。如圖3所示，刷毛束保持夾具30具有基板11的安裝部31、收容刷毛束插入孔17的刷毛束整形孔32。
另外，刷毛束保持夾具30的材質(zhì)是金屬(鐵、鋁)以外，可以是塑料或金屬與塑料的復(fù)合體。塑料最好是四氟乙烯。其理由是該塑料由于滑動(dòng)性好，可以順利進(jìn)行向刷毛束18的插入，可以防止將刷毛束18收容在刷毛束整形孔32內(nèi)時(shí)的刷毛束18的損傷。另外，向金屬材料上涂上四氟乙烯材料，可以確?；瑒?dòng)性和耐久性兩方面，非常理想。
刷毛束整形孔32的孔的底面形狀與刷毛束18的前端形狀相同。
(3)通過收容刷毛束18的套管40，刷毛束18被揀選(圖3)。并且，收容在套管40內(nèi)的刷毛束18通過刷毛束植入裝置50的擠出銷釘51被擠出，該刷毛束18通過被插入到安裝在刷毛束保持夾具30的基板11的刷毛束插入孔17內(nèi)，刷毛束18被植入基板11。刷毛束18的前端與刷毛束整形孔32的底部接觸，刷毛束18的另一前端(基部)向基板11的背面突出(圖3)。
(4)如圖4所示，通過刷毛束端面熔融裝置60，向基板11的背面突出的刷毛束18的基部端面被熔融或熔融沖壓，在基板11的背面形成了塞住刷毛束插入孔17的帶狀(薄片狀)的熔融緊固面18A(圖5)。刷毛束18的熔融緊固面18A可以是連續(xù)的帶狀，也可以是獨(dú)立的塊狀。
刷毛束端面熔融裝置60除具有放熱體裝置以外，也可以使用具有超聲波振動(dòng)體的裝置。
(5)植入刷毛束18的基板11和刷毛束保持夾具30通過傳送裝置200被傳送到成形裝置70內(nèi)的定位裝置201，其位置被確定(圖6)。
(6)通過填充裝置80，從成形裝置70的模具71的澆注口72(澆口)排出的充填材料19被注入靠近基板11的填充用凹部16的刷柄的位置，通過該充填材料19，刷毛束18被固定在基板11上(圖7、圖8)。
(7)充填材料19緊固后打開模具71，從模具71取出牙刷10和刷毛束保持夾具30(圖9)，將牙刷從刷毛束10保持夾具30上卸下(圖9)。
另外，上述成形裝置70(圖6～圖9)中，表示的是以下的實(shí)施例，即，使用的是縱型(將充填材料19向下方排出的形式)，用定位裝置201確定安裝在基板11上的刷毛束保持夾具30的位置，將充填材料19向刷頭14的填充用凹部16注射成形。該方式中，通過將刷毛束保持夾具30在成形裝置70內(nèi)水平移動(dòng)，可以連續(xù)傳送，因此，牙刷的成形效率提高。另外，根據(jù)需要也可以采用橫型成形裝置(圖8中，將填充裝置80和成形裝置70一起旋轉(zhuǎn)90度設(shè)置的裝置)。
另外，上述實(shí)施方式中，由于只向在刷頭14形成的填充用凹部16進(jìn)行充填材料19的填充，因此，用少量的填充量，無論刷柄13等的形狀都可以設(shè)定成形條件(填充壓力、溫度、填充速度等條件)。與此相反，向填充用凹部16進(jìn)行充填材料19的填充以外，例如，頸部或刷柄部的一部分也成形的方式中，必須設(shè)定對(duì)應(yīng)頸部或刷柄部形狀的成形條件。
另外，由于壁15存在于刷頭14的凹部16的整個(gè)周邊，因此可以確實(shí)防止充填材料19從刷頭14漏出，可以高精度地設(shè)定粘接充填材料19和基板11等所需要的填充壓力。
另外，通常充填材料19使用與基板11相同的材料(例如聚丙烯樹脂、丙烯腈苯乙烯共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚甲烯酸甲酯、不飽和聚酯樹脂等)。牙刷一般使用聚丙烯樹脂，但是，將與基板11不同物性的聚丙烯樹脂用于充填材料19，可以期待提高填充時(shí)的成形性(提高充填材料19的流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)低壓填充等)。另外，根據(jù)需要，將與基板11的聚丙烯樹脂不同的材料(例如熱塑性合成橡膠)用于充填材料19，可以使牙刷10具有彈性，上色后外觀具有特色。充填材料用的樹脂最好選擇對(duì)基板11有良好的粘接性的樹脂，但是上述的任何樹脂填充后都收縮。因此，可以說上述樹脂(充填材料19)有使充填材料19和基板11的粘接力下降的性質(zhì)。
在此，為了加強(qiáng)基板11或刷毛束18與充填材料19的粘接力，作為充填材料19，選擇基板11和刷毛束18的材質(zhì)以及熱粘接性和化學(xué)粘接性好的材料，同時(shí)，最好是加熱基板11，對(duì)模具71實(shí)施高溫，提高充填材料19注入時(shí)的熔融溫度。并且，如果提高充填材料19對(duì)填充用凹部16的注入壓力，基板11和刷毛束18與充填材料19的粘接力提高，充填材料19的收縮程度降低，因此可以制造外觀良好的牙刷10。但是注入壓力過高的話，充填材料19容易從基板11和刷毛束18之間漏出，因此，有必要設(shè)定適當(dāng)?shù)膲毫?。另外，作為加?qiáng)粘接力的方法，可以有在基板11的表面進(jìn)行電暈放電處理或等離子體放電處理后注入充填材料19，或在基板11的表面涂上底涂劑等。
第一實(shí)施方式中，上述(5)、(6)中，成形裝置70的充填材料澆注口72被設(shè)定在靠近與基板11的刷毛植入部16A(填充用凹部16)連接的刷柄12的位置(圖7)。如圖7所示，澆注口72對(duì)基板11的設(shè)定位置是從刷毛植入部16A的長度方向中央位置16C到靠近刷柄12的范圍L1內(nèi)，更好的是，設(shè)定在從最靠近刷毛植入部16A的刷柄12的刷毛束插入孔17的中心到頸13的剖面積最小位置的范圍L2內(nèi)。
本實(shí)施方式具有以下效果。
①從成形裝置70的澆注口72排出的充填材料19在澆注口72附近呈高溫、高壓，該澆注口72附近的充填材料19和基板11的熱粘接力增強(qiáng)。
本實(shí)施方式中，成形裝置70的澆注口72被設(shè)定在靠近與基板11的刷毛植入部16A連接的刷柄12的位置。該位置上容易產(chǎn)生由充填材料19的收縮引起的基板11和充填材料19的粘接力下降，刷牙時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力容易集中。因此，通過將澆注口72設(shè)定在靠近與基板11的刷毛植入部16A連接的刷柄12的位置上，在靠近基板11的刷柄12的位置上，確?；?1和充填材料19的強(qiáng)的熱粘接力，防止基板11和充填材料19的粘接部的脫離。因此，不會(huì)發(fā)生基板11折斷。
②由于利用注射模塑成形排出充填材料19，因此，通過對(duì)澆注口72(澆口)的充填材料19在通道直徑細(xì)的澆口部產(chǎn)生剪切放熱，充填材料19成為高溫。因此，可以減少使注射充填材料19的溫度(注射汽缸的溫度)上升的熱量。并且，如果注射汽缸的溫度過高，會(huì)產(chǎn)生充填材料19的老化、變色、炭化等。
第二實(shí)施方式(圖10)本實(shí)施方式中，將成形裝置70的澆注口72設(shè)定在靠近與基板11的刷毛植入部16A(填充用凹部16)連接的刷柄12的位置時(shí)，將從成形裝置70高溫、高壓地排出充填材料19的澆注口72設(shè)置在與刷毛束插入孔17不重合的位置。因此，從澆注口72排出的高溫、高壓的充填材料19的熱不直接傳到刷毛束插入孔17和熔融緊固面18A上，可以防止充填材料從刷毛束18的底部和基板11之間漏出。
第三實(shí)施方式(圖11、圖12)①第三實(shí)施方式中，被充填材料19填充的填充用凹部16的底部與刷柄12的連接部上，形成圓形R301(圖11)或者錐形的倒角C(錐面)302(圖12)。
這樣，可以避免向填充用凹部16的棱部的應(yīng)力集中。
另外，關(guān)于R301和C302，最好是R大于等于0.2mm，C大于等于0.2mm。R301、C302的R值是在可能的范圍內(nèi)越大越好。R為0.2mm的意思是圓形R的半徑是0.2mm，C為0.2mm的意思是以45°倒角的正交兩條邊的各邊長為0.2mm。
②第三實(shí)施方式的其他例是被充填材料19填充的凹部16的表面，在凹部16的底面與刷柄12的連接部上形成了層差面303(圖13)。
上述①、②中，對(duì)設(shè)置在基板11的填充用凹部16的R301、C302以及層差面303的設(shè)置位置沒有特別限定，但是，本實(shí)施方式中，設(shè)置在刷牙時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力容易集中的靠近刷柄12的位置。這樣，可以避免上述彎曲應(yīng)力的集中，其結(jié)果可以防止基板11的折斷。
第四實(shí)施方式(圖14)第四實(shí)施方式(圖14)是層差面303A與R(301A、301B、301C)和C302A的組合例。
第五實(shí)施方式(圖15)第五實(shí)施方式中，基板11的填充用凹部16的外邊緣的壁15的高度低于充填材料19的填充高度。壁15與牙刷10的長度方向的平行面102連接，由面102、面103和面104形成的層差被設(shè)置在基板11與刷柄12的連接部。并且，面103和面104與面102垂直。充填材料19超過壁15的上面，填充到刷柄12的上面的高度。另外，本實(shí)施方式中，通過設(shè)置與充填材料19的最大收縮方向(圖15(B)的箭頭A的方向)平行的面102(參照?qǐng)D15(A))，可以防止由于充填材料19收縮引起的充填材料19與基板11的粘接力下降。并且，如果再設(shè)置與充填材料19的最大收縮方向(圖15(B)的箭頭B的方向)正交方向平行的面102(參照?qǐng)D15(C))，可以更加加強(qiáng)防止上述粘接力下降的效果。
第六實(shí)施方式(圖16)第六實(shí)施方式中，在基板11的填充用凹部16的靠近刷柄12的壁15的內(nèi)側(cè)上設(shè)置凹凸面121。凹凸面121可以設(shè)置在從壁15的上面直到底部(圖15(B))，也可以設(shè)置在其一部分上(圖15(C))。凹凸面121也可以設(shè)置在填充用凹部16的基板面16B上。
根據(jù)本實(shí)施方式，由于該凹凸面121的形成，基板11和充填材料19的粘接面積增大，基板11和充填材料19之間的粘接強(qiáng)度提高。另外，充填材料19流向基板11的表面時(shí)，充填材料19的高溫樹脂使基板11的表面凸部的前端熔化，使基板11和充填材料19的粘接強(qiáng)度提高。
對(duì)設(shè)置在基板11的填充用凹部16上的凹凸面121的位置沒有特別的限定，但是通過設(shè)置在靠近刷牙時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力容易集中的刷柄12處，使基板11和充填材料19的粘接強(qiáng)度提高，可以防止由于上述彎曲應(yīng)力引起的基板11的折斷。
第七實(shí)施方式(圖17、圖18)第七實(shí)施方式是關(guān)于不賦予充填材料19收縮時(shí)阻礙該充填材料19移動(dòng)的形狀的牙刷10。圖17中，設(shè)置有從基板11的填充用凹部16的刷柄12的側(cè)端向頸13延伸的鼓起和縮頸形狀的第二凹部131。該第二凹部131不貫通基板11。充填材料19被填充到填充用凹部16和該第二凹部131。被填充的充填材料19成為被縮頸部分束縛的狀態(tài)，因此，即使向基板11施加強(qiáng)的彎曲應(yīng)力，充填材料19也不會(huì)移動(dòng)，其結(jié)果，基板11和充填材料19的粘接強(qiáng)度提高。
圖18中，設(shè)置有從基板11的填充用凹部16的刷柄12的側(cè)端向頸13延伸的第二凹部142和與該第二凹部142連接的貫通孔141。貫通孔141是鼓起形狀，第二凹部142是縮頸形狀，兩者連接。貫通孔141的上面(基板11的背面)的直徑(141A)比貫通孔141的下面(基板11的正面)的直徑(141B)小。本實(shí)施方式也可以達(dá)到上述的效果(阻礙充填材料19移動(dòng)的效果)。
本發(fā)明的填充裝置80也可以使用熱熔膠粘劑的給料器(氣泵式、齒輪式、螺旋泵式等)。
第八實(shí)施方式(圖19)第八實(shí)施方式中，將植入基板11的刷毛束18的部分的板厚t1設(shè)置為大于等于1mm，最好是大于等于2mm。這是為了確保牙刷10的強(qiáng)度。但是，t1過厚的話，頸13的板厚t2過大，刷牙時(shí)牙刷10的操作性惡化。如果考慮操作性，t2在小于等于6mm為好，t1小于等于4mm更好。因此，t1在大于等于1mm、小于等于4mm的范圍為好，在大于等于2mm、小于等于4mm更好。
第九實(shí)施方式第九實(shí)施方式是關(guān)于選定上述的牙刷10基板11的材質(zhì)。
用于牙刷的樹脂從價(jià)格、成形性以及對(duì)牙膏等的耐藥性等考慮，通常使用聚丙烯。
現(xiàn)有的使用平線的方式中，為了防止刷毛束掉毛，需要使用高剛性的樹脂。在此，使用聚丙烯中剛性高、彎曲彈性率(JIS K 7203)大于等于1700MPa的同聚物聚丙烯。但是，樹脂的剛性和耐沖擊性是相反的關(guān)系。即剛性過高時(shí)，耐沖擊性的埃左氏沖擊值(JIS K 7110)達(dá)不到3.0KJ/m2，牙刷容易被沖擊折斷。
本發(fā)明中，由于不使用平線，沒有必要使用剛性高的聚丙烯。因此，由于可以使用雖然剛性低，但耐沖擊性高的樹脂用于基板11，因此，可以抑制由于沖擊引起牙刷10折斷的發(fā)生。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果聚丙烯的埃左氏沖擊值大于等于3.0KJ/m2，即使在通常的刷牙過程中對(duì)基板11產(chǎn)生沖擊力的情況下，也可以防止基板折斷。并且，本發(fā)明的牙刷10中，即使使用彎曲彈性率不到1700MPa的聚丙烯，也不會(huì)發(fā)生刷毛束18掉毛。
作為上述樹脂的例，有塊狀聚合材料和不規(guī)則聚合材料。市場銷售的產(chǎn)品有出光石油化學(xué)公司生產(chǎn)的J-750HP和J-950HP等塊狀聚合材料，大聚合物公司生產(chǎn)的J226ED等的不規(guī)則聚合材料。
另外，以改變耐沖擊性為目的，可以使用在同聚物中配合5～30％左右的金屬茂線性聚乙烯(メタロセンリニアポリエチレン)的共聚物樹脂。市場銷售的產(chǎn)品有日本ポリケム公司生產(chǎn)的KJ 640等。
第十實(shí)施方式(圖20～圖30)以下與裝置的操作一起表示該實(shí)施方式的牙刷的制造方法。
(1)牙刷10的基板11是用圖20的基板成形用模具20(上模21和下模22)成形。本實(shí)施方式中，基板11由與刷柄12和頸13一體成形的刷頭14構(gòu)成。如圖21所示，刷頭14具有被設(shè)置在背面的外邊緣的壁15包圍著的填充用凹部16，在填充用凹部16的刷毛植入部16A的基板面16B上，貫通形成有多個(gè)刷毛束插入孔17，刷毛束18被植入在各刷毛束插入孔17內(nèi)。
并且，向后述的刷頭14進(jìn)行刷毛束18的刷毛植入工序后，向刷頭14的填充用凹部16內(nèi)進(jìn)行充填材料19的填充。但是，首先只將刷頭14成形，對(duì)刷頭14進(jìn)行刷毛束18的刷毛植入后，也可以同時(shí)向刷頭14的填充用凹部16內(nèi)進(jìn)行充填材料19的填充和刷頭14以外的部分的成形。
基板11的樹脂可以使用聚丙烯、丙烯腈苯乙烯共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚甲烯酸甲酯、不飽和聚酯等任何一種樹脂。如果可以確保牙刷10的必要強(qiáng)度和耐久性等，不特別限定材料。刷毛束18的材料是能滿足對(duì)牙齒清掃性能的樹脂，例如尼龍等聚酰胺、聚丁烯對(duì)酞酸鹽等聚酯。
(2)將基板11安裝在刷毛束保持夾具30上。如圖22所示，刷毛束保持夾具30具有基板11的安裝部31、以及與安裝在安裝部31的基板11的刷毛束插入孔17連接的刷毛束整形孔32。
刷毛束保持夾具30的刷毛束整形孔32的底面形狀與刷毛束18的前端形狀相同。通過將后述的擠出銷釘51的前端形狀做成與刷毛束整形孔32的形狀相同，可以提高刷毛束18的前端部的成形性。
(3)通過收容刷毛束18的套管40，刷毛束18被揀選(圖22)。并且，通過刷毛束植入裝置50的擠出銷釘51，刷毛束18被擠出，該刷毛束18通過從安裝在刷毛束保持夾具30的基板11的刷毛束插入孔17被插入到刷毛束保持夾具30的刷毛束整形孔32內(nèi)，刷毛束18被植入基板11的刷毛束插入孔17。刷毛束18的前端與刷毛束整形孔32的底部接觸，刷毛束前端的形狀被整理(圖22)。
(4)如圖23所示，通過刷毛束端面熔融裝置60，基板11背面上從刷毛束插入孔17突出的刷毛束18的基部端面被熔融或熔融加壓，在基板11的背面形成了塞住刷毛束插入孔17的帶狀(薄片狀)的熔融面18A填充(圖24)。刷毛束18的熔融面18A可以是帶狀，也可以是塊狀。
刷毛束端面熔融手段60可以使用具有放熱體的裝置，具有熱風(fēng)產(chǎn)生源的裝置、具有超聲波振動(dòng)體的裝置等。
(5)插入刷毛束18的基板11和刷毛束保持夾具30被傳送到成形裝置70，被設(shè)置在模具上(圖25、圖26)。
(6)充填材料19從填充裝置80的澆注口被排出，該充填材料19通過成形裝置70的模具71的充填材料澆注口72(澆口)，被注入形成在基板11上的填充用凹部，刷毛束18被固定在基板11上(圖26、圖27)。
(7)充填材料19緊固后，從模具71取出牙刷10和刷毛束保持夾具30，并且，將牙刷10從刷毛束保持夾具30上卸下(圖28)。
本實(shí)施方式中，可以只使用為了對(duì)填充用凹部16進(jìn)行填充的模具71制造牙刷。也就是即使不使用為了對(duì)填充用凹部16進(jìn)行填充的模具71以外的模具，也可以制造牙刷。因此，可以節(jié)約模具的制作費(fèi)用。并且，成形裝置的構(gòu)造比較簡單，對(duì)于裝置的維修方面有利。另外，也可以在模具71內(nèi)形成刷毛保持用的空腔(模穴)。
作為填充裝置80可以使用注射模塑成形機(jī)81。圖27的注射模塑成形機(jī)81是將注射汽缸和注射柱塞縱型排列，也可以橫型排列(將成形裝置整體從圖27開始旋轉(zhuǎn)90°地排列)。成形裝置70的填充澆注口72的澆口方式可以是冷澆口方式，也可以是熱澆口方式。
另外，由于外壁面形成在刷頭14的填充用凹部16的整個(gè)周邊，因此，可以確實(shí)防止充填材料19從刷頭14漏出，可以高精度地設(shè)置基板11和充填材料粘接的必要填充壓力。
充填材料19的材料可以與基板11相同，也可以不同。也可以使用熱熔膠粘劑或合成橡膠。
另外，為了加強(qiáng)充填材料19與基板11和刷毛束18的粘接力，也可以將提高熱粘接性或化學(xué)粘接力的材料涂在填充用凹部16的表面，或與充填材料19混合。另外，也可以加熱基板11，對(duì)模具71實(shí)施高溫來提高熱粘接性，或提高充填材料19注入時(shí)的充填材料19的熔融溫度。另外，為了加強(qiáng)充填材料19與基板11和刷毛束18的粘接力，通過防止收縮(防止充填材料的冷卻緊固時(shí)充填材料的收縮)提高牙刷的外觀，充填材料19對(duì)填充用凹部的注入壓力最好高一些。為了強(qiáng)化基板11和刷毛束18、或基板11和充填材料19的粘接力，向基板11混合刷毛束18或充填材料19的構(gòu)成材料，也可以將刷毛束18或充填材料19的構(gòu)成材料與可以提高熱粘接性或化學(xué)粘接性等的粘接性的材料混合。
另外，本發(fā)明的填充裝置80也可以使用熱熔膠粘劑的給料器(氣泵式、齒輪式、螺旋泵式等)。
本發(fā)明中，被填充在填充用凹部16的充填材料19冷卻緊固時(shí)，由于收縮應(yīng)力使基板11變形。并且，由于基板11的變形，植入基板11的刷毛植入部16A的刷毛束18對(duì)刷柄12的刷毛植入角發(fā)生變化。在此，最好是預(yù)測收縮引起的基板11的變形程度以及刷毛植入角的變化程度，得到所希望的基板11形狀和所希望的刷毛植入角度。
圖29(C)和圖29(D)中表示的例是，預(yù)測伴隨著由于充填材料19的冷卻緊固引起的基板11的變形，以及隨著刷毛束18對(duì)刷柄的刷毛植入角度的變化，向稍微向內(nèi)側(cè)彎曲的基板11的刷毛植入部16A植入，充填材料19冷卻緊固后，基板11大致成水平狀，得到了刷毛植入角對(duì)刷柄12大致是直角的牙刷10。另外，圖29(D)中的箭頭是指充填材料19的最大收縮方向。
如上所述的本發(fā)明是關(guān)于上述背景技術(shù)中說明的方式II的刷毛植入方法，提高填充在基板凹部的充填材料和基板或者充填材料與刷毛束基部的粘接力，提供高強(qiáng)度牙刷的制造方法。
另外，本發(fā)明提供可以避免刷牙操作時(shí)對(duì)基板的應(yīng)力集中，可以防止由于應(yīng)力集中引起的牙刷折斷的牙刷的制造方法。
并且，根據(jù)本發(fā)明，預(yù)測伴隨填充在基板背面的充填材料的冷卻緊固的收縮引起的基板的彎曲變形，可以得到所希望的基板的最終形狀。
權(quán)利要求
1.一種牙刷的制造方法，在將刷毛束插入設(shè)置在刷柄前端的基板的刷毛束插入孔內(nèi)的狀態(tài)下，將該基板設(shè)置在成形裝置上，將從該成形裝置的澆注口排出的充填材料注入刷毛束的基部周圍，該刷毛束被插入基板的刷毛束插入孔內(nèi)，使該基板和該刷毛束粘接，據(jù)此，使該刷毛束相對(duì)于該基板進(jìn)行固定的牙刷的制造方法，其特征在于，將成形裝置的充填材料的澆注口設(shè)置在從刷毛植入部的中央部到與該刷毛植入部的連接頸部的最小剖面積的部分之間，從該澆注口注入充填材料。
2.一種牙刷的制造方法，在將刷毛束插入設(shè)置在刷柄前端的基板的刷毛束插入孔內(nèi)的狀態(tài)下，將該基板設(shè)置在成形裝置上，將從該成形裝置的澆注口排出的充填材料注入刷毛束的基部周圍，該刷毛束被插入基板的刷毛束插入孔內(nèi)，使該基板和該刷毛束粘接，據(jù)此，使該刷毛束相對(duì)于該基板進(jìn)行固定的牙刷的制造方法，其特征在于，作為上述基板使用具有用于填充充填材料的凹部的部件，在該凹部的表面形成R面、錐形面、層差面或者將這些面復(fù)合的形狀，將充填材料填充到該凹部。
3.一種牙刷的制造方法，在將刷毛束插入設(shè)置在刷柄前端的基板的刷毛束插入孔內(nèi)的狀態(tài)下，將該基板設(shè)置在成形裝置上，將從該成形裝置的澆注口排出的填充材料注入刷毛束的基部周圍，該刷毛束被插入基板的刷毛束插入孔內(nèi)，使該基板和該刷毛束粘接，據(jù)此，使該刷毛束相對(duì)于該基板進(jìn)行固定的牙刷的制造方法，其特征在于，作為上述基板使用具有用于填充充填材料的凹部、在該凹部和刷柄的連接部側(cè)上設(shè)置有第二凹部的部件，該第二凹部與該凹部相連阻止伴隨著該充填材料的收縮而產(chǎn)生的該充填材料的移動(dòng)，將充填材料填充到該兩個(gè)凹部。
4.如權(quán)利要求1～3所述的牙刷的制造方法，其特征在于，將上述成形裝置的充填材料的澆注口設(shè)置在與基板的刷毛束插入孔不重合的位置。
5.如權(quán)利要求1或2所述的牙刷的制造方法，其特征在于，上述基板上的刷毛束的基部周圍，在被充填材料填充的上述凹部的表面形成凹凸形狀。
6.如權(quán)利要求2所述的牙刷的制造方法，其特征在于，將上述R面的曲率半徑設(shè)定為大于等于0.2mm，將上述錐形面的C值設(shè)定在大于等于0.2mm。
7.如權(quán)利要求2所述的牙刷的制造方法，其特征在于，將形成上述基板的刷毛束插入孔部分的板厚設(shè)定在大于等于1mm、小于等于4mm。
8.如權(quán)利要求2所述的牙刷的制造方法，其特征在于，用埃左氏沖擊值為大于等于3KJ/m2的聚丙烯形成上述基板。
全文摘要
牙刷(10)的制造方法，將成形裝置(70)的充填材料澆注口(72)設(shè)定在靠近與刷毛植入部(16A)連接的基板(11)的刷柄(12)的位置。
文檔編號(hào)A46D3/00GK1547442SQ0281657
公開日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者岡部健一, 渡邊敏男, 木村毅, 森若博文, 文, 男 申請(qǐng)人:花王株式會(huì)社