專利名稱：彈性可撓曲的牙刷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種牙刷，這種牙刷的牙刷頭與其手柄相比具有彈性和撓性。
牙齒和牙齦的有效清潔通常與牙刷的操作方式有關(guān)。大多數(shù)人主要以水平和半圓形的方式刷牙。這樣的操作方式對于牙齒的清潔不是最有效的。人們用低效率的方式刷牙的主要原因是他們所用的牙刷不是按照牙齒和牙齦表面的輪廓設(shè)計的。人們利用更好地操作方法能夠克服原來的水平和半圓形運動。遺憾的是，人們通常在早晨或睡覺前刷牙。由于人們在接近睡眠狀態(tài)下進行刷牙，因此不利于人們集中精力進行刷牙。由于上述這些原因，人們對牙刷的改進進行了各種嘗試，以便人們很容易地采用正確的方法進行刷牙。
U.S.Patent 5,465,450(Humphries)中披露了一種牙刷，這種牙刷具有一個細長的牙刷手柄、頸部和牙刷頭。所述牙刷頭的至少一個區(qū)域被弱化，從而能夠產(chǎn)生一個突然的和不連續(xù)的變形以適應使用者牙齒的拱形結(jié)構(gòu)。遺憾的是，這種變形是不可回復的。牙刷在刷牙的不同階段對于口腔各個部分的適應性是一個固有的問題。在多篇文獻中披露了牙刷頸部能夠產(chǎn)生彈性變形的各種牙刷結(jié)構(gòu)。這些文獻包括GB 476,479(Chiavaro)、U.S.Patent 5,323,504(McCusker)、U.S.Patent 758,764(Macleod)、U.S.Patent 4,829,621(Phenegar)、JP 6-165712(Imasaka等人)、JP 5-111409(Fukuba)、WO 88/03772(Winderlich)和WO 88/06417(Mierau等人)。
利用一個用于連接手柄和牙刷頭的雙梁式結(jié)構(gòu)件可以得到所需的彈性。所述雙梁式結(jié)構(gòu)件能夠在一個預定的強度下抵抗牙刷的偏斜，所述預定的強度主要是由材料性能和精確的幾何形狀所決定的。這種技術(shù)已在U.S.Patent 5,146,645(Dirksing)、U.S.Patent5,105,499(Dirksing)和U.S.Patent 4,520,526(Peters)中被披露。一種相關(guān)的方案是在牙刷頸部中加入一個波紋狀區(qū)域以得到所需的撓性。例如瑞士專利155,730(Grac)、GB 2,216,785(Halm)和WO 93/15627(Halm)中都采用了這種方案。WO 93/15627(Halm)中采用了一個由一種波紋狀外部彈性體區(qū)域所包圍的可撓曲的彈性芯。
U.S.專利5,054,154(Schiffer等人)披露了一種牙刷，該牙刷的手柄具有一個彈性的可撓曲部分以便當牙刷受到較大的壓力時使所述牙刷偏折。牙刷的偏折可以防止對牙齦、牙齒、齒橋和其它牙齒固定器造成損傷。所述彈性部分是由至少一個間隙、狹縫或縫隙形成，所述間隙、狹縫或縫隙中至少部分地充填彈性聚合/共聚塑料材料。
盡管Schiffer的改進是重大的進步，但是還存在一定的問題。最主要的問題是容易斷裂。除非材料與材料之間的連接物的結(jié)合在特定的臨界數(shù)值范圍內(nèi)，否則不受限制的撓性會產(chǎn)生應力。由于結(jié)構(gòu)上缺乏完整性而使牙刷容易斷裂。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種牙刷，這種牙刷具有一個可撓曲的手柄，這種牙刷在有效清潔牙齒的同時與牙齦之間的接觸是輕柔的。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種牙刷，這種牙刷具有一個可撓曲的手柄，所述手柄具有足夠的彈性以能夠回復到其初始位置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種牙刷，這種牙刷具有一個可撓曲的手柄，所述手柄的彈性不會對其結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生不利的影響。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種牙刷，這種牙刷具有一個可撓曲的手柄，構(gòu)成所述手柄的材料和幾何形狀使所述牙刷在撓曲應力作用下不易斷裂。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種牙刷，所述牙刷包括一個牙刷頭，所述牙刷頭具有一個底部和從所述牙刷頭底部伸出的刷毛簇；一個頸部，所述頸部具有第一端部和第二端部，所述頸部通過所述第一端部與所述牙刷頭相連；以及一個具有前端和后端的手柄，所述前端與所述頸部的第二端部相連，并且所述手柄包括一個靠近所述前端的撓性區(qū)域以及一個靠近所述撓性區(qū)域并朝向后端延伸的尾部區(qū)域，所述頸部和尾部區(qū)域的抗彎曲剛度都大于所述撓性區(qū)域的剛度以致于所述頸部和尾部區(qū)域的彈簧剛度分別大于所述撓性區(qū)域的彈簧剛度，所述牙刷頭、頸部和手柄整體形成有一個第一剛性塑性骨干，所述撓曲和尾部區(qū)域至少部分地由一種彈性體制成。
彈簧剛度是表示施加在一定位移長度上的力的大小。當試驗長度為1.450英寸時，所述撓性區(qū)域的彈簧剛度通常在每英寸0.1磅至每英寸1.0磅的范圍之間，在每英寸0.4磅至每英寸0.8磅的范圍之間較好，最好在每英寸0.5磅至每英寸0.65磅的范圍之間。當試驗長度為2.735英寸時，所述頸部區(qū)域的彈簧剛度通常在大于每英寸1磅至每英寸20磅的范圍之間，在每英寸1.5磅至每英寸15磅的范圍之間較好，最好在每英寸1.7磅至每英寸3磅的范圍之間。當試驗長度為3.250英寸時，所述尾部區(qū)域的彈簧剛度通常在大于每英寸1磅至每英寸20磅的范圍之間，在每英寸1.5磅至每英寸15磅的范圍之間較好，最好在每英寸1.7磅至每英寸3磅的范圍之間。形成所述手柄骨干的剛性較大的材料最好是肖氏硬度在60-110范圍之間的聚丙烯，最好是肖氏硬度在80-100范圍之間的聚丙烯。這種材料可采用由BASF公司供應的Novolen 3248。
本發(fā)明的彈性體可在多種橡膠中選擇，特別是選擇聚烯烴。這些彈性體通常為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯和相關(guān)的共聚物。這些彈性體的肖氏硬度在20-50范圍之間，肖氏硬度最好在25-35范圍之間。一種優(yōu)選的彈性體是由Shell Chemical Company提供的KratonG，這是一種苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯聚合物。另外，需要強調(diào)的是，材料之間的結(jié)合和它們的幾何尺寸都是本發(fā)明所述的撓性區(qū)域的決定因素。由于這些原因，通過大量的試驗現(xiàn)已得到了所述彈簧剛度的臨界值。
彈性體和剛性塑料骨干之間的適當連接是一個重要的特征以避免因應力作用而使牙刷斷裂和使材料之間出現(xiàn)分離。本發(fā)明所述的牙刷是通過將熔融彈性體注入到所述剛性骨干周圍而形成的。至少一個、最好兩個或多個通道形成在所述骨干內(nèi)，在牙刷制造過程中，熔融彈性體從所述手柄的上表面和下表面流經(jīng)所述通道。這些通道用于固定兩種不同類型的塑料材料。這里，結(jié)構(gòu)的強度顯然較低。
根據(jù)本發(fā)明，所述通道形成在所述剛性塑料骨干的壁之間。這些通道的各端具有一個曲面半徑。另外，所述半徑在離開緊挨著所述通道的所述骨干之標稱平面(nominal plane)的方向上是增大的。較好的是，所述半徑不大于所述骨干厚度的一半。例如，骨干的厚度為0.110英寸，所述半徑可為0.05英寸。所述半徑通常在0.01英寸至0.5英寸的范圍之間，在0.02英寸至0.10英寸的范圍之間較好，最好在0.03英寸至0.06英寸的范圍之間。由于所述半徑具有上述特點，因此可以避免出現(xiàn)尖角并提高了結(jié)構(gòu)的強度。實際上，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通道的“｜”梁結(jié)構(gòu)與方塊狀的通道結(jié)構(gòu)相比在應力方面減小了30％-40％。
下面將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行描述，從而人們可以充分地理解本發(fā)明的上述特征、優(yōu)點和目的，其中

圖1是本發(fā)明牙刷的一個俯視圖；圖2是圖1所示實施例的一個側(cè)視圖；圖3是沿圖1中的3-3線所得到的截面圖；以及圖4是表示圖3中所示的一個通道的局部放大截面圖。
附圖中示出了一個牙刷，所述牙刷包括一個牙刷頭2、一個頸部4和一個手柄6。所述牙刷頭2具有一個底部8和一組刷毛簇10。
手柄6包括一個與所述頸部和一個尾部區(qū)域14相鄰接的可撓曲或撓性區(qū)域12，所述尾部區(qū)域14位于所述手柄的后部。頸部4和尾部區(qū)域14相對于所述撓性區(qū)域12具有較大的剛性，當手指壓力施加到所述手柄的表面上時，所述撓性區(qū)域12可以產(chǎn)生彎曲。
利用一個撓曲測試來測定所述頸部、尾部區(qū)域和撓性區(qū)域的相對彈簧剛度。可以通過將一個牙刷的尾部區(qū)域夾入到一個固定臺中以使所述牙刷懸在一個水平位置。然后利用一根線繩使一磅重的載荷與所述牙刷的中心相連。接著測量所述水平面的傾斜度。附圖中所示的牙刷具有大約每英寸0.54磅的彈簧剛度。
圖3利用一個截面圖非常清楚地示出了所述整體形成的剛性骨干15。所述骨干的一個較薄梁16的截面橫向貫穿所述撓性區(qū)域。所述骨干分別與頸部和尾部區(qū)域相鄰接的橫向截面18和20的厚度大于所述梁的厚度。梁16分別具有一個上表面22和下表面24。一個通道26以一個孔的形式橫向穿過所述梁16。所述通道是由一對壁28形成的。一個類似的第二通道30形成在支承所述尾部區(qū)域的骨干結(jié)構(gòu)中。
圖4以局部放大的形式表示了通道26(其結(jié)構(gòu)與第二通道30相同)。所述通道的壁32在其各末端被倒圓并且在其端部具有一個曲面半徑34。利用在一個標稱平面P上方的材料36局部地提高所述曲面半徑34，所述標稱平面P限定了所述梁16的相鄰的上表面或下表面。
上面的描述和附圖表示了本發(fā)明的特定實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述實施例對本發(fā)明進行的各種改進都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種牙刷，包括一個牙刷頭，所述牙刷頭具有一個底部和從所述牙刷頭底部伸出的刷毛簇；一個頸部，所述頸部具有第一端部和第二端部，所述頸部通過所述第一端部與所述牙刷頭相連；以及一個具有前端和后端的手柄，所述前端與所述頸部的第二端部相連，所述手柄包括一個靠近所述前端的撓性區(qū)域以及一個靠近所述撓性區(qū)域并向后端延伸的尾部區(qū)域，所述頸部和尾部區(qū)域的抗彎曲剛度都大于所述撓性區(qū)域的剛度以致于所述頸部和尾部區(qū)域的彈簧剛度分別大于所述撓性區(qū)域的彈簧剛度，所述牙刷頭、頸部和手柄整體形成有一個第一剛性塑性骨干，所述撓性區(qū)域和尾部區(qū)域至少部分地由一種彈性體制成。
2.如權(quán)利要求1所述的牙刷，其特征在于，當試驗長度為1.450英寸時，所述撓性區(qū)域的彈簧剛度在每英寸0.01磅至每英寸1.0磅的范圍之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的牙刷，其特征在于，當試驗長度為2.735英寸時，所述頸部區(qū)域的彈簧剛度在大于每英寸1磅至每英寸20磅的范圍之間。
4.如上述任何一項權(quán)利要求所述的牙刷，其特征在于，當試驗長度為3.250英寸時，所述尾部區(qū)域的彈簧剛度在大于每英寸1磅至每英寸20磅的范圍之間。
5.如上述任何一項權(quán)利要求所述的牙刷，其特征在于，在所述撓性區(qū)域和尾部區(qū)域的一個上表面皆具有一種彈性橡膠，所述彈性橡膠至少部分地覆蓋于所述撓性區(qū)域和尾部區(qū)域的上表面。
6.如上述任何一項權(quán)利要求所述的牙刷，其特征在于，所述彈性體的肖氏硬度小于構(gòu)成所述骨干的塑料材料的肖氏硬度。
7.如權(quán)利要求6所述的牙刷，其特征在于，所述骨干沿著所述撓性區(qū)域內(nèi)的一個區(qū)段形成了一個梁，所述梁的厚度比與之相鄰接并橫向貫穿所述頸部和尾部區(qū)域的骨干部分的厚度薄。
8.如上述任何一項權(quán)利要求所述的牙刷，其特征在于，所述骨干具有至少一個橫向貫通所述骨干的通道，所述通道具有多個壁，在所述壁的端部具有一個曲面半徑。
9.如權(quán)利要求8所述的牙刷，其特征在于，利用在緊挨著所述通道的所述梁的一個標稱平面上方的材料來局部地提高所述曲面半徑。
10.如權(quán)利要求9所述的牙刷，其特征在于，所述半徑不大于所述梁和局部隆起材料的總厚度的一半。
11.一種牙刷，包括一個牙刷頭，所述牙刷頭具有一個底部和從所述牙刷頭底部伸出的刷毛簇；一個頸部，所述頸部具有第一端部和第二端部，所述頸部通過所述第一端部與所述牙刷頭相連；以及一個手柄，所述手柄包括一個由一種剛性塑料形成的梁，所述梁具有上表面和下表面，一種彈性體至少覆蓋所述上表面和下表面的一部分，并且至少一個通道橫向貫穿所述梁，所述通道具有多個壁，在所述壁的端部具有一個曲面半徑。
12.如權(quán)利要求11所述的牙刷，其特征在于，所述半徑的端部在緊挨著所述通道的所述梁的一個標稱平面上方被局部地升高。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種牙刷,所述牙刷具有一個牙刷頭、頸部和手柄。所述手柄包括一個撓性區(qū)域,所述撓性區(qū)域的一側(cè)與所述頸部相連,另一側(cè)與所述手柄的一個尾部區(qū)域相連。所述頸部和尾部區(qū)域相對于所述彎曲的撓性區(qū)域而言剛性較大。所述頸部和尾部區(qū)域的彈簧剛度大于所述撓性區(qū)域的彈簧剛度。一個較硬并且整體成型的骨干橫向穿過所述頸部和手柄。一個彈性體形成了所述撓性區(qū)域和尾部區(qū)域的一部分。利用至少一個橫向貫穿所述骨干的一個梁的通道來固定所述彈性體。所述通道的端部具有圓角以消除結(jié)構(gòu)弱化。
文檔編號A46B5/00GK1251973SQ98803913
公開日2000年5月3日 申請日期1998年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月1日
發(fā)明者B·D·海因策爾曼, D·R·拉蒙德, D·豐泰恩 申請人:尤尼利弗公司