專利名稱：改進型刷子的刷毛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及刷子用刷毛。更確定地說，本發(fā)明涉及一種口腔保健牙刷用的新穎、改進型刷毛和包含有該新穎改進型刷毛的口腔保健牙刷。
刷牙通常被推薦來作為保護口腔衛(wèi)生的最有效的方法。雖然刷牙的最適合的方式存在意見分歧，但牙刷已被證實是清洗牙齒的最有效的方法。然而，牙刷清洗口腔的效率取決于如下的因素使用者的刷牙的習(xí)慣、刷牙的頻率、刷牙時的強度、刷牙延續(xù)時間和牙刷刷毛的質(zhì)量。在能提供最佳清洗效果的牙刷技術(shù)特性方面，也存在著很大的爭論。這些影響因素包括刷毛的尺寸、形狀、強度和彈性，也包括了牙刷的長度、寬度、外形和牙刷的表面面積。影響牙刷清洗效果的另一些因素包括有每刷毛束的數(shù)量、每排刷毛束的數(shù)量和在牙刷頭部上的刷毛束的分布狀態(tài)。但是，在工藝技術(shù)方面，通常一致認(rèn)為，牙刷的磨損程度對保護口腔衛(wèi)生有極為重要的影響，因為牙刷磨損后會顯著地降低牙刷的清洗效果。例如，人們已經(jīng)認(rèn)識到，由于牙刷磨損所引起的牙刷清洗效果的降低可能造成牙齒斑點的增加和聚積，還會增加牙周病的危險性。
牙刷磨損的程度主要是隨刷毛的性能和刷牙期間對牙刷所施加的力的大小而變化。在某種程度上，牙膏中的磨料也會加速刷毛的磨損，故牙刷磨損最終造成刷毛的損壞、刷毛歪斜、松脹和脫落，也造成刷毛強度和彈力的降低，從單根刷毛偏離它們原有方向的現(xiàn)象中可以看出這一點。此外，磨損程度也可從牙刷表面區(qū)的外形和尺寸大小的變化中看出，也可從刷毛的結(jié)構(gòu)特性的變化中看出。牙刷的磨損還隨使用者的使用方法的不同而變化。研究表明，在通常的使用條件下，普通牙刷的有效使用壽命大約是八個星期到十二個星期。此后，由于磨損引起了刷毛使用功能顯著變壞，為了能繼續(xù)有效地保持口腔衛(wèi)生，必須更換牙刷。
遺憾的是，通常人們沒有定期更換牙刷，牙刷所使用的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它們的有效使用期。如上所述，牙科醫(yī)生建議牙刷使用約三個月后就應(yīng)更換新牙刷。然而，每年牙刷消耗數(shù)量表明，牙刷使用者大約一年更換一次牙刷。牙科醫(yī)生不斷教育人們?nèi)绾未_定所使用牙刷的磨損情況，以便確定是否應(yīng)該換一把新牙刷。可是，這些努力效果有限，因為使用者要記住經(jīng)常檢查所使用的牙刷，還要記住牙刷使用到什么狀況下就應(yīng)當(dāng)換新牙刷。因此，需要有一個更加有效的方法，當(dāng)牙刷已嚴(yán)重磨損而需要更換時，能提供一個可靠的手段來給牙刷使用者一個信號或發(fā)出預(yù)報。
美國專利U.S.4，802，255和專利合作條約專利申請92/04589二專利中描述了牙刷刷毛，尤其是詳細(xì)地描述了包含有著色劑的牙刷刷毛，該著色劑能提供一種彩色亮度，隨刷毛使用次數(shù)的增加，其彩色亮度也將變化，可用來作為刷毛磨損的信號顯示。上述二專利的權(quán)利要求所涉及的牙刷品種已被加利福尼亞洲，萊達(dá)富特(Redwood)城的奧東-B實驗室成功地投入市場，標(biāo)記為R.商標(biāo)。在這些專利的制造方法中，將一些染色的環(huán)染單刷毛設(shè)置在牙刷的外部彩色區(qū)。在環(huán)染的加工過程中，將刷毛和染料接觸足夠的時間，至少要染上刷毛的外表面，也可浸染到刷毛橫截面區(qū)。
通過對R商標(biāo)產(chǎn)品的深入研究，我們發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品存在著二個早期不知道的缺點或問題。首先，沿著硬刷毛環(huán)形的周邊，其染料的浸染在不同的深度處是不一致的，其結(jié)果是，外側(cè)上的深色區(qū)最早受磨損，而淡青色區(qū)可持續(xù)使用相當(dāng)長的時間。最理想的應(yīng)當(dāng)是，具有這樣的一個深色區(qū)，在該區(qū)中其染色密度是均勻的，并沿著硬刷毛環(huán)形的周邊達(dá)到某一確定深度，這樣能形成一種染色外層體與未染色芯絲體之間的清晰分界線。第二個問題是關(guān)于外部的染色亮度，在環(huán)染加工過程中，如果使用一種高濃度的染料，將使刷毛染成為深色的，這樣又會在很大程度上使染料浸染到刷毛的心部。因此，要獲得一種染成深色的、帶有薄層的環(huán)染外層是十分困難的。
下面再介紹一些也與本發(fā)明有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)1943年9月7日頒布的萊達(dá)福特(Radford)的美國專利2，328，988，提出了一種磨損產(chǎn)品，例如，含有混入磨耗材料的牙刷刷毛。該文獻附圖3和圖4表示出一種復(fù)合式的刷毛，它包括了無磨耗材料的芯絲和一個混入磨耗材料的外層。圖8表示了用于擠壓圖3和圖4刷毛的一種分批型裝置。
1962年1月6日頒布的彼得森(Peterson)的美國專利3，016，554提出了一種絲狀的牙刷刷毛，一種塑料涂層(如尼龍)被擠壓在絲狀的牙刷刷毛上，作為減振涂層。然后，這種硬刷毛浸漬上一層很薄的環(huán)氧樹脂保護層。該尼龍涂層的厚度通常是芯絲直徑的一半，厚度公差為±50%(見第二欄的67到69行)。
1966年7月5日頒布的魯斯蘭(Rossnan)的美國專利3，258，805提出了一種磨損顯示型的牙刷用硬刷毛，它由尼龍刷毛組成，該尼龍刷毛被完全地包敷在彩色橡膠涂層內(nèi)(見第1欄30到37行)，在清洗牙齒的過程中，這種硬刷毛將產(chǎn)生擦凈作用，而不是研磨作用。此外，該專利還指出，當(dāng)硬刷毛頂部上產(chǎn)生一種直觀的磨損顯示區(qū)，人們便知道該牙刷應(yīng)當(dāng)更換了。
1967年6月27日頒布的萊姆遜(Lemelson)的美國專利3，327，339(在1969年10月4日重新頒布的專利號為26，688)提出了復(fù)合型塑料刷毛，其由一層一層地擠壓各種聚合物而形成，每一層都把各自有用的特性賦于復(fù)合刷毛(見該文獻第1欄11到15行)，該芯絲件最好是合成的紡織物刷毛，如尼龍。該外層被稱作是一種柔性的蜂窩狀塑料(見第2欄37到41行和第4欄的74行到第5欄的第7行)。該文獻附圖3和圖4所表示的元件包含有一個芯絲，該芯絲是由比圍繞它的外層材料更堅硬的材料制成的，外層是在同時擠壓芯絲和外層的過程中制成的，該芯絲和外層被作為一個整體的細(xì)桿或刷毛(見第3欄的74行到第4欄的20行)。該外層組成了刷毛的主要部分，在外徑上它約為0.005英寸到0.030英寸，或更大些，而芯絲的或芯線的直線約為0.010英寸或略小些(見第4欄70到74行)。
1968年9月24日頒布的萊威斯(Lewis)的美國專利3，403，070提出了一種復(fù)合刷毛。這些蜂窩狀的泡沫材料刷毛可用來制作硬刷毛或拖把條。該刷毛是由無取向的聚烯烴外層和聚亞胺酯泡沫材料內(nèi)芯絲所組成。所描述的外層是作為一種涂復(fù)層，該涂復(fù)層的半徑和圓環(huán)壁厚之比至少是4比1。此外，申請人認(rèn)為，由于內(nèi)芯絲材料具有柔軟、泡沫的特性，故這種涂復(fù)刷毛不是被擠壓成硬刷毛的。
1981年4月28日頒布的柏卡薩(Pakarnseree)的美國專利4，263，691提出了一種牙刷用硬刷毛，該硬刷毛包括一個由硬熱塑性塑料(如尼龍6)或高密度聚乙烯塑料所制成的硬內(nèi)芯絲和一個具有彈性的外層。外層是由一種軟的熱塑性塑料制成的，例如，乙烯基乙酸酯共聚物、聚乙烯、聚氯乙烯和天然的或合成的橡膠。關(guān)于厚度問題，該專利提出，假如芯絲的直徑為d，外層的外徑為D，那么d∶D的比值應(yīng)為1∶1.01至1∶2.5范圍內(nèi)(見第2欄10到13行)。該文獻附圖4舉例說明了一種刷毛，它是由一種適合于做芯絲的材料和一種適合于做硬刷毛的外層的材料經(jīng)連續(xù)式擠壓成型而制成的。這種刷毛可以做成帶端部處顯露硬芯絲的硬刷毛或也可做成用外層將硬芯絲端部復(fù)蓋的硬刷毛。
在由威勞克(Weihrauch)發(fā)明的、后來轉(zhuǎn)讓給CoronetWerkHeinrichSchlerfGmbH的英國專利2，137，080中提出了一種牙刷用的塑料硬刷毛或刷毛，該刷毛隨著磨損而改變顏色。在該專利中提出的這類刷毛是一種復(fù)合刷毛，包括一個彩色芯絲，該芯絲被一種與芯絲顏色不一樣的彩色外層材料完全地包敷起來。外層是直接注射成型到芯絲上。在上述提到的刷毛中，芯絲是作為一種加固元件，它較硬并具有剛性，用來控制刷毛的剛度。外層材料與芯絲材料相比是較軟的，并易于磨損。在使用過程中，外層材料在刷毛的圓形端頭區(qū)被磨損、剝落和破碎下來，因而顯露出芯絲的顏色，用來作為一個信號，表示牙刷應(yīng)該更換了。
本發(fā)明的目的是制造一種復(fù)合牙刷刷毛，該刷毛包含有一個彩色的外層和另一不同彩色的內(nèi)芯絲，在250X的放大倍數(shù)下，它們之間有清晰的分界線。
本發(fā)明的另一目的是提供一種磨損顯示牙刷刷毛，它在芯絲和/或外層內(nèi)具有較強彩色亮度。
本發(fā)明的又一目的是制造一種剝落式磨損顯示硬刷毛，可用來代替環(huán)染式硬刷毛。
本發(fā)明的又一目的是提供一種更為有效的方法來生產(chǎn)磨損顯示刷毛。
本發(fā)明再一個目的是提供一種具有更理想顏色變化的變色型磨損顯示硬刷毛。
通過下面的敘述，上述各目的和其它目的將會更為明顯。
本發(fā)明提出一種新穎的、改進型磨損顯示牙刷刷毛和一種制造該刷毛的新穎的、改進型的雙擠壓加工方法。實質(zhì)上，本發(fā)明的刷毛是一種雙擠壓的刷毛，它包括一個軸向的表面，該表面形成環(huán)繞在刷毛橫截面的界面。在刷毛的軸向表面和/或橫截面上呈現(xiàn)出二種彩色區(qū)，根據(jù)刷毛的使用情況，可提供一種肉眼可見的磨損顯示信號。這種刷毛可以使用天然的或合成的材料。在本發(fā)明的刷毛中，彩色區(qū)提供一種使用者能觀察到的初始彩色或彩色亮度。當(dāng)刷毛在連續(xù)使用過程中產(chǎn)生磨損時，彩色區(qū)的亮度將變化到某一程度，該程度給使用者一個信號，告誡使用者刷毛不能發(fā)揮其應(yīng)有的功能來有效地完成它預(yù)定的任務(wù)。


圖1表示包括有本發(fā)明新穎刷毛的典型牙刷的透視圖。
圖2和圖3表示沿圖1中2-2線的本發(fā)明新穎刷毛的放大簡圖，部分刷毛已被分離下來。
圖4和圖5分別表示圖2和圖3刷毛的橫截面放大簡圖。
圖6和圖7分別表示本發(fā)明刷毛的和按美國專利4，802，255的環(huán)染刷毛的橫截面顯微放大圖，放大倍數(shù)約250X。
圖8表示一種適用于制造本發(fā)明刷毛的擠壓模頭的橫截面?zhèn)纫晥D。
圖9表示沿圖8中40-40線的擠壓模頭的橫截面正視圖。
圖10表示沿圖8中41-41線的擠壓模頭的橫截面正視圖。
在本文中所使用的專用術(shù)語“芯絲”是指在橫截面上觀察到的硬刷毛體的中心部分。芯絲以數(shù)字28表示。
在本文中所使用的專用術(shù)語“外層”是指在硬刷毛上包敷芯絲28的外部涂覆層。該“外層”以數(shù)字26和32表示。最好是，外層能在芯絲的整個周圍形成均勻一致的涂層。然而，在本發(fā)明中也包括一些這樣的硬刷毛，在這些硬刷毛中，外層材料僅部分地包敷在芯絲的周圍，沿硬刷毛體的長度方向形成條紋狀或卷線狀。外層區(qū)最好向內(nèi)延伸進刷毛整個橫截面上的一部分，其延伸入的距離約等于刷毛直徑的10%或略小些。
雖然硬刷毛在以前也曾用雙擠壓方法來制造，但這種加工方法至少存在兩個缺點。其一，硬刷毛體實際上是由各種不同的芯絲材料和外層材料制做的，和/或是在一旦磨損外層便嚴(yán)重失效的加工條件下制做的；其二，外層體的厚度較厚。申請人由于采用在較短的接觸時間下讓刷毛通過雙擠壓模的辦法，而且最好是采用讓其通過旋轉(zhuǎn)式擠壓機模頭的辦法生產(chǎn)的雙擠壓的硬刷毛，已經(jīng)基本上解決了這些問題。
在本發(fā)明提出的牙刷優(yōu)選實施例中，這種新穎的刷毛顯示在圖1所示的牙刷中。該牙刷至少有一束刷毛牢靠地固定在或粘結(jié)在刷頭上，上述的刷毛束是包含一組本發(fā)明的刷毛。如圖中所示，牙刷10包括刷柄12和包含有許多刷毛束16的刷頭14。刷毛束16是由許多單一的刷毛2組成的，用已知的工藝方法，將刷毛束16牢靠地固定在或粘結(jié)在刷頭14上。刷頭14和刷毛束16的外形是可以改變的，可以是橢圓形的、凸圓曲面形的、凹面形的、平面的、鋸齒狀“V”形的或任何其它想要的外形。另外，刷柄12或刷毛束16的外形、形狀和尺寸是可以改變的，刷柄12和刷頭14的軸線可以位于同一平面上或不同的平面上。本發(fā)明刷毛的軸向和橫向尺寸以及刷毛端頭的外形也可以變化，刷毛端頭的剛性、彈性和形狀也可以變化。本發(fā)明優(yōu)選的刷毛實質(zhì)上具有均勻的軸向長度，約為3到6厘米之間；具有均勻的橫截面尺寸24，約為100到350微米之間；還具有平滑的或圓形的頂部或端頭。
圖2和圖4是以圖解方式表示本發(fā)明最優(yōu)選用的刷毛。如圖所示，刷毛20包括有軸向表面22，該軸向表面終止于刷毛的頂端或端頭18，也確定了刷毛橫截面24的界線。橫截面區(qū)包括了具有不同彩色或不同彩色亮度的二個彩色區(qū)26和28。在本文所使用的專用術(shù)語“彩色區(qū)”是指在擠壓之前已被著色劑染成彩色的芯絲體或外層體，它也可表示由帶有獨特顏色的塑料所制成的芯絲或外層。此外，透明或半透明區(qū)也可認(rèn)為是“彩色區(qū)”，因為與真正的顏色區(qū)或染色區(qū)相比，它們至少是另一種光學(xué)現(xiàn)象，和外層、芯絲改變彩色亮度的情況一樣。然而，重要的是，芯絲體28和外層體26應(yīng)有可見的不同的彩色，例如白色芯絲和藍(lán)色外層，透明芯絲和紅色外層，淡紅色芯絲和深紅色外層等等。本發(fā)明優(yōu)選的硬刷毛是由白色的或透明的芯絲和染色的或含顏料的外層所組成。
通常，彩色區(qū)26至少延伸在表面22上，最好是從表面22起向橫截面24的內(nèi)部延伸并延伸入橫截面區(qū)24的區(qū)域26一個距離30(見圖4)。彩色區(qū)26最好是具有基本均勻?qū)挾?0的圓環(huán)。最理想的是，該寬度與環(huán)繞圓環(huán)的平均寬度相比其變化量不大于20%，最好不大于10%。在任何情況下，彩色芯絲區(qū)28占有被最大直徑24限定的整個橫截面區(qū)的剩余部分。于是，外層彩色區(qū)26具有初始的彩色亮度或彩色，該彩色亮度是非常明顯的，對牙刷使用者來說是十分注目的，而芯絲區(qū)28的彩色亮度就不太明顯了。隨著因逐漸的刷牙而引起的磨損，外層彩色區(qū)26被不斷磨損，經(jīng)足夠的磨損后，硬刷毛的顏色變化到芯絲區(qū)28的顏色，即給使用者信號，表明刷毛已不再有效。
如上所述，可將著色劑加入本發(fā)明的芯絲和/或外層中。這些著色劑可能是染料或顏料，彩色區(qū)26所優(yōu)選的染料是食品染料或經(jīng)過驗定合格的食品著色劑。適合的食品染料或著色劑是FD＆C紅No.40，赤蘚紅(FD＆C紅No.3)，光亮藍(lán)FCF(FD＆C藍(lán)No.1)，靛藍(lán)(FD＆C藍(lán)No.2)，灑石黃(FD＆C黃No.5)，夕陽黃FCF(FD＆C黃No.6)，堅牢綠FCF(FD＆C綠No.3)。在本發(fā)明的加工方法中，只有相當(dāng)短的接觸時間，因此對這些材料的熱穩(wěn)定性要求不高。作為著色劑用的適合的顏料包括了任何食品類的顏料，例如二氧化鈦，金屬片狀粉末顏料和具有珍珠光澤的含有珍珠母的顏料。為進一步探討著色劑可參考杰倫(Juran)主編的“現(xiàn)代塑料大全”(ModernPlasticsEncyclopedia)卷67(11)，167-175頁(1990年10月)。
本發(fā)明硬刷毛的芯絲和外層可由各種聚合物材料擠壓而成。這些材料最好是聚酰胺(尼龍)，縮醛樹脂，例如滌綸(Delrin)900(杜邦(Dupont)公司生產(chǎn))和聚酯，例如Rynite530，Rynite545，Ryniet555(杜邦公司生產(chǎn))。最理想的是，芯絲和外層由尼龍616擠壓而成，也可使用Zytel158L，Zytel303，或ZytelST901，所有這些材料均由杜邦公司生產(chǎn)。最好是芯絲和外層為相同的材料。在早期加工工藝中均已熟悉的那些添加劑可選擇性地加入到本發(fā)明的硬刷毛材料中，例如聚乙二醇，防老化劑，增塑劑等。
外層體的厚度30應(yīng)與刷毛的磨損特性相協(xié)調(diào)，以便經(jīng)十二個星期的常用磨損后，外層的顏色變化能提供刷毛損壞的可靠顯示。通常對于具有尼龍芯絲和尼龍外層的刷毛，只有外層區(qū)26(圖2)的平均寬度為刷毛直徑的10%左右或略小些，則外層厚度、著色劑的不褪色性(如果有褪色問題的話)和刷毛磨損特性之間的合適的協(xié)調(diào)是能夠做到的。特別是當(dāng)涉及到含有染料(例如靛藍(lán)也稱之為FDCNo.2)的尼龍/尼龍刷毛時，外層的平均厚度30最好是刷毛直徑的5%左右或略小些。
圖2和圖4的刷毛也可制成組合式彩色區(qū)，每一個彩色區(qū)都呈現(xiàn)一種單一彩色亮度，該單一的彩色亮度大體上具有相同的因磨損和使用而抗變化的能力。若更換一種染料，則可呈現(xiàn)另一種具有不同的因磨損和使用而抗變化的能力的彩色亮度。例如，如圖3和圖5所示，該刷毛是由二種彩色外層區(qū)，彩色外層26與另一彩色外層32相比，具有更好的因磨損和使用而抗變化的能力。在這種情況下，外部的彩色外層26將隨磨損和使用而磨耗掉，從而呈現(xiàn)出以另一個有抗變化力的彩色區(qū)為主所提供的彩色。
另一個實施例是這樣的一種硬刷毛，其外層材料僅局部地復(fù)蓋于周界。當(dāng)使用一種固定式的擠壓模頭時，將形成一種沿著硬刷毛的長度方向存在色條紋的硬刷毛；當(dāng)使用一種旋轉(zhuǎn)式的擠壓模頭時，將形成一種沿硬刷毛的長度方向存在卷線紋的硬刷毛。許多不同彩色的色條紋的硬刷毛或卷線紋的硬刷毛可以用來達(dá)到強烈的直觀效果。
本發(fā)明的硬刷毛是用雙擠壓方法制造的，關(guān)于雙擠壓工藝的一般論述可見雷維(Levy)主編的“塑料擠壓工藝手冊”(PlasticsExtrusionTechnologyHandbook)工業(yè)出版公司168-188頁(1981年)，引入本文作為參考。圖8表示雙擠壓刷毛模41的橫截面簡圖。該模頭裝置包括了芯絲孔42，外層孔35，外材料進料管48和48′，芯絲材料進料管47。通常將整個模子進行加熱。制做雙擠壓硬刷毛的最佳條件是讓芯絲材料43和外層材料44的兩種樹脂熔融液的粘度在液流結(jié)合處盡可能接近。這樣在該兩種樹脂材料的交界面處形成最小的擾動，其結(jié)果是，在250×放大倍數(shù)下，沿著橫截面區(qū)可看到清晰的分界線。通過調(diào)整接觸時間、材料品位或通過使用不同的樹脂，也能得到芯絲和外層之間的清晰交界面，這在顯微放大照片圖6中可以清楚地看到。
在本發(fā)明提出的優(yōu)選雙擠壓裝置中，該裝置包括了圖8中所示的雙擠壓模具，圖8中還包括一個十字頭形的外層擠壓模具，該模具圍繞擠壓機的軸線49旋轉(zhuǎn)。上述裝置也包括二個3/4英寸的哈克(Haake)擠壓機，一個冷卻槽，一臺拉拔器和一臺卷繞機。每臺擠壓機都安裝有L/D的比率為25∶1和壓縮率為3∶1的螺旋桿以及一臺5馬力的電動機，該電動機能在螺旋桿速度為250轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)，加工溫度為500℃的情況下正常工作。每臺擠壓機裝有6個溫度控制器，用來控制加工溫度。擠壓模裝有一個沒有支路的芯絲孔42，其直徑為0.080英寸，還裝有一個帶有支路的外層孔35，其直徑為0.085英寸。芯絲的熔融液43是一種無色的尼龍(Zytel 158L)，而外層的熔融液44是1%靛藍(lán)和尼龍的混合物。該兩種熔融液和模具31都被保持在190°-230°的溫度范圍內(nèi)。芯絲擠壓機是在20轉(zhuǎn)/分，608磅/吋2，5263米·克轉(zhuǎn)矩下工作；外層擠壓機是在2轉(zhuǎn)/分，1827磅/吋2，1416米·克轉(zhuǎn)矩下工作。將螺旋桿的速度選擇在最佳數(shù)值狀態(tài)下，使分界面處的剪切應(yīng)力減至最小。對于本領(lǐng)域的技術(shù)的人員來說，這些物理特性之間的聯(lián)系是非常明顯的。此外，在這個領(lǐng)域中的一個完整的生產(chǎn)線還應(yīng)包括一些輔助加工的硬件設(shè)備，用來進行定向處理(拉絲加工過程中)、退火處理和精整加工。
最后，為了從上述的擠壓模(孔徑等于0.085英寸)中制造出0.008英寸的刷毛，其牽引比被設(shè)定在10.625∶1。通過采用本工藝，外層26的厚度范圍從0.0001英寸到0.0004英寸。在直徑為0.0002±20%英寸的情況下，通常為0.0002±10%英寸的情況下，也可以進行生產(chǎn)。當(dāng)把兩臺擠壓機的速度比率和十字頭結(jié)構(gòu)形狀選擇到最佳狀態(tài)時，能夠獲得極均勻的外層厚度。例如，為了擠壓上述的具有0.0002英寸外層厚度的0.008英寸的尼龍硬刷毛，則螺旋桿速度比率(外層/芯絲)是設(shè)定為10∶1。當(dāng)上述的速度比率增加時，將形成較薄的外層，甚至出現(xiàn)不連續(xù)的外層。然而，增加二螺旋桿速度時，將增加擠壓模的壓力最后使聚合材料降級。另一方面，當(dāng)降低二螺旋桿速度時，將降低擠壓模的壓力，并減少了輸入量。當(dāng)然，一種不連續(xù)的外層將在硬刷毛的側(cè)面呈現(xiàn)出彩色條紋?？呻S意地附加一個齒輪泵，以便更精確地控制材料的進入量。
如上所述，擠壓模可裝有旋轉(zhuǎn)式的外層孔45，在刷毛上可制得更均勻的外層。該工藝方法包括轉(zhuǎn)動雙擠壓模的外機架(外層機架)，根據(jù)形成外層的材料的流變性能，其旋轉(zhuǎn)速度從約0.5到50轉(zhuǎn)/分。當(dāng)涂敷上述某一種尼龍硬刷毛時，使用的旋轉(zhuǎn)速度是從約0.5到10.0轉(zhuǎn)/分，最好是從約0.5到5.0轉(zhuǎn)/分。用來讓機架旋轉(zhuǎn)的一種鏈條式的鏈輪被安裝到擠壓模上，在刷毛被雙擠壓的過程中，鏈輪在設(shè)定的速度下旋轉(zhuǎn)，該速度是受帶有鏈條驅(qū)動機構(gòu)的電動機所控制。圖10中的旋轉(zhuǎn)箭頭標(biāo)志39就是描述上述的情況。該機架的旋轉(zhuǎn)將有助于把熔融液流散布到外層，從而能形成均勻而極薄的外層。當(dāng)被設(shè)定的外層螺旋桿旋轉(zhuǎn)速度減小時，將形成不連續(xù)的外層，因使用的是旋轉(zhuǎn)式擠壓模，在刷毛的周圍將產(chǎn)生旋渦狀的彩色條紋，與大風(fēng)雪下的電桿相似。上述的這些基本原理也能使用于制作可顯示磨損的硬刷毛。
專利申請人認(rèn)為等同的實施例也將作為本發(fā)明的一部分。例如，非圓形的硬刷毛，如方形的、六角形的或其它形狀的幾何截面，也是本發(fā)明所考慮的。通過下述圖表可以更正確的理解本發(fā)明，更好地掌握和使用本發(fā)明的方法，但應(yīng)指出，下述例子決不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。

權(quán)利要求
1.一種刷毛，包括第一彩色芯絲區(qū)和第二彩色外層區(qū)，而第二彩色外層區(qū)至少應(yīng)沿著該刷毛的部分外表面延伸，其中，上述的第二彩色外層區(qū)是與上述的第一彩色區(qū)相結(jié)合，在約250X放大倍數(shù)下，沿橫截面區(qū)形成一種顯明而清晰的分界線，當(dāng)使用時，這第二彩色外層的彩色亮度的變化是作為刷毛磨損的顯示。
2.按權(quán)利要求1所述的刷毛，其特征在于，外層區(qū)由尼龍組成的，芯絲區(qū)也是由尼龍組成的。
3.按權(quán)利要求2所述的刷毛，其特征在于，該刷毛是一種牙刷用的硬刷毛，其第二彩色外層區(qū)至少應(yīng)沿著該刷毛的軸向表面的一部分延伸，該表面確定了橫截面區(qū)的最大寬度。
4.按權(quán)利要求3所述的刷毛，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)應(yīng)沿著整個軸向表面延伸。
5.按權(quán)利要求4所述的刷毛，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)應(yīng)向內(nèi)延伸進入橫截面區(qū)的一部分，向內(nèi)延伸的距離約等于刷毛直徑的10%或略小些。
6.按權(quán)利要求5所述的刷毛，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)應(yīng)向內(nèi)延伸進入橫截面區(qū)的一部分，其向內(nèi)延伸的距離約等于刷毛直徑的5%或略小些。
7.按權(quán)利要求5所述的刷毛，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)形成一個向內(nèi)延伸的距離基本均勻的圓環(huán)。
8.按權(quán)利要求7所述的刷毛，其特征在于，至少一個彩色區(qū)是用一種著色劑形成。
9.按權(quán)利要求8所述的牙刷刷毛，其特征在于，著色劑是一種食品染料。
10.按權(quán)利要求9所述的刷毛，其特征在于，是應(yīng)用雙擠壓法來制做外層區(qū)和芯絲區(qū)。
11.一種牙刷，包括與刷頭相連接的刷柄，至少有一束刷毛牢靠地固定在或粘結(jié)在該刷頭上，該刷毛束包括有許多刷毛，該刷毛是由第一彩色芯絲區(qū)和第二彩色外層區(qū)所組成，而該第二彩色外層區(qū)至少應(yīng)沿著該刷毛的部分外表面延伸，并進一步向內(nèi)延伸進入橫截面的一部分，其向內(nèi)延伸的距離約等于刷毛直徑的5%或略小些，其中，上述第二彩色外層區(qū)是與上述第一彩色區(qū)相結(jié)合，外層區(qū)和芯絲區(qū)均由尼龍組成。
12.按權(quán)利要求11所述的牙刷，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)應(yīng)測著整個軸向表面延伸。
13.按權(quán)利要求12所述的牙刷，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)向內(nèi)延伸進入橫截面的一部分，向內(nèi)延伸的距離約等于刷毛直徑的5%或略小些。
14.按權(quán)利要求12所述的牙刷，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)形成一個向內(nèi)延伸距離基本的圓環(huán)。
15.按權(quán)利要求14所述的牙刷，其特征在于，至少一個彩色區(qū)是用一種著色劑形成。
16.按權(quán)利要求15所述的牙刷，其特征在于，著色劑是一種食品染料。
17.按權(quán)利要求16所述的牙刷，其特征在于，是應(yīng)用雙擠壓法來制做外層區(qū)和芯絲區(qū)。
18.一種當(dāng)牙刷的刷毛被磨損到牙刷應(yīng)該扔掉時，用肉眼觀察的測定方法，包括(1)用至少含有一種硬刷毛的牙刷進行刷牙，該硬刷毛具有一個與牙刷磨損有關(guān)的、可以磨損掉的彩色外層區(qū)，(2)檢查上述的刷毛在彩色亮度方面是否已降低到顯示牙刷已被磨損到一定的程度，其中，上述的改進措施包括了使用一種硬刷毛，該硬刷毛包括第一彩色芯絲區(qū)和第二彩色外層區(qū)，該第二彩色外層區(qū)至少應(yīng)沿著刷毛部分外表延伸，該第二彩色外層區(qū)與上述的第一彩色芯絲區(qū)相結(jié)合，在約250X放大倍數(shù)下，沿橫截面區(qū)形成一種明顯而清晰的分界線，當(dāng)使用時，這第二彩色外層區(qū)的彩色亮度的變化是作為刷毛磨損的顯示。
19.按權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，外層區(qū)是由尼龍組成的，芯絲區(qū)也是由尼龍組成的。
20.按權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)至少應(yīng)沿著部分軸向表面延伸，該表面確定了橫截面區(qū)的最大寬度。
21.按權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)沿著整個軸向表面延伸。
22.按權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)向內(nèi)延伸進入橫截面區(qū)的一部分，向內(nèi)延伸的距離約等于刷毛直徑的10%或略小些。
23.按權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)向內(nèi)延伸進入橫截面區(qū)的一部分，向內(nèi)延伸的距離約等于刷毛直徑的5%或略小些。
24.按權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，該第二彩色外層區(qū)形成一個向內(nèi)延伸的距離基本均勻的圓環(huán)。
25.按權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，至少一個彩色區(qū)是用一種著色劑形成。
26.按權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，著色劑是一種食品染料。
27.按權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，是應(yīng)用雙擠壓方法來制做外層區(qū)和芯絲區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種新穎的、改進型的可顯示磨損程度的刷毛和制造上述刷毛的雙擠壓加工方法。本發(fā)明的刷毛包括一個環(huán)繞刷毛橫截面區(qū)以形成界線的軸向表面。軸向表面和或橫截面區(qū)設(shè)有二個彩色區(qū)，隨著刷毛的使用，上述的彩色區(qū)能提供一種可用肉眼觀察到的磨損信號顯示。因刷毛在連續(xù)使用的過程中產(chǎn)生磨損，彩色區(qū)的彩色亮度變化到某一設(shè)定值，給使用者發(fā)出信號，表示刷毛已不再能提供所必要的性能特性來有效地完成它們的預(yù)定的功能。
文檔編號D01F8/12GK1097969SQ93114220
公開日1995年2月1日 申請日期1993年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月5日
發(fā)明者明奇·M·曾, 菲力普·J·斯維尼 申請人:吉萊特公司