(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高さ１．５〜７．０ｍｍの突起を有し且つ横、縦に回転する研磨ドラムのみを用いて歯ブラシ用毛材をテーパー加工する方法において、
複数の研磨ドラムを並列に連結するが、各研磨ドラムに設けられた突起の高さが順次低くなる順に研磨ドラムを配置し、前記研磨ドラムの縦方向の回転速度は２００〜５００ｒｐｍであり、テーパー加工されていない一般毛が植毛された歯ブラシを、配置された各研磨ドラムに順次通過させることにより、連続的に研磨し、
前記研磨ドラムは歯ブラシの進行方向に対して垂直な方向に５〜１０ｃｍの距離で往復運動することを特徴とする、歯ブラシ用毛材のテーパー加工方法。
【請求項２】
前記研磨ドラムの縦方向の回転速度は２５０〜４８０ｒｐｍであることを特徴とする、請求項１に記載の歯ブラシ用毛材のテーパー加工方法。
【請求項３】
前記配置される研磨ドラムは１５〜３０個であることを特徴とする、請求項１または２に記載の歯ブラシ用毛材のテーパー加工方法。
【請求項４】
前記研磨ドラムの縦方向の回転速度が、研磨ドラムを縦方向に回転させる回転子により調節され、横方向の回転速度が、研磨ドラムを横方向に回転させる回転子により調節されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯ブラシ用毛材のテーパー加工方法。
【請求項５】
前記各研磨ドラムは歯ブラシ用毛材の毛先が突起（１１）同士の間の底部（Ｐ）に接するように配置されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の歯ブラシ用毛材のテーパー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯ブラシ用毛材のテーパー加工方法に係り、より詳しくは、突起付き研磨ドラムを用いて機械的方法で歯ブラシ用毛材をテーパー加工する方法に関する。
毛先の尖っている針状毛が植毛された歯ブラシは、毛先の丸い一般毛が植毛された歯ブラシに比べて、歯と歯との間または歯周ポケット内への浸透性や柔軟性などに優れるから、最近の高級歯ブラシには大部分針状毛が植毛されている。
【背景技術】
【０００２】
針状毛を製造する方法には、（i）強酸または強アルカリを用いて毛先を溶解させる方法や、（ii）植毛後、研磨機を用いて毛先を研磨する方法、（iii）（i）の方法で予備テーパーさせて植毛した後、（ii）の方法で研磨する方法などがある。ここで、「予備テーパー」とは、毛先の直径が０．０３〜０．１０ｍｍ程度となるように少なくテーパーさせることをいう。
（i）の方法によって、テーパー長が５ｍｍ以上と比較的長く、毛先の直径が約０．０１ｍｍ程度である高度にテーパーされた針状毛を得ることができる。このような針状毛は、テーパー長が長くて柔軟性に優れるうえ、毛先の直径が小さくて浸透性に優れるが、テーパー加工の際に溶解時間を正確に調節することが難しく、不良率が高いうえ、作業環境が非常に劣悪であるという問題点を抱えている。
（ii）の方法は、作業性には優れるが、得られる針状毛のテーパー長が２ｍｍ以内と短いので、柔軟性が足りなくて歯磨きのときに歯肉を損傷させるおそれがあるという問題点を抱えている。
（iii）の方法は、（i）と（ii）の方法の問題点をある程度解決した方法である。このような方法は、本発明者による韓国特許第２６１６５８号及び同第４２１４５４号に開示されている。韓国特許第２６１６５８号に開示された方法は、毛を長さが短くなる直前まで強酸または強アルカリ溶液に浸漬して溶解した後、水洗及び乾燥させて歯ブラシのヘッド部に植毛し、研磨機で毛先を研磨する製造方法であって、これにより得られた針状毛は、テーパー長が約５ｍｍ程度と長くて柔軟性には優れるが、毛先の直径が０．０４〜０．０８ｍｍと比較的大きくて浸透性が足りないという問題点がある。もし毛先の直径を減らすために、研磨工程をさらに行うと、テーパー長が短くなって柔軟性が足りなくなる。
【０００３】
韓国特許第４２１４５４号の方法は、韓国特許第２６１６５８号と同様であるが、浸透性を向上させるために毛先の直径が０．０２ｍｍ以内となるように研磨するものであって、浸透性には優れるが、テーパー長が２．８〜３．５ｍｍに過ぎないため、柔軟性が足りないという問題点及び製造の際に多くの不良が発生するという問題点を抱えている。
【０００４】
このような従来の技術の問題点を解決した技術として、本発明者による韓国特許第６６６４５７号（特許文献１）を挙げることができる。
この特許文献１は、「高さ１．５〜７ｍｍの突起１１が設けられており、突起１１間の距離が１〜５ｍｍであるうえ、横、縦方向に同時に回転するドラム型研磨機によって、テーパー加工されていない一般歯ブラシ用毛材の毛先を研磨する方法」であって（図１参照）、これにより得られた針状毛は、０．０１〜０．０２ｍｍの毛先直径及び３〜７ｍｍのテーパー長を有し、薬品浸漬によって得られた針状毛と同様のレベルである。この技術によって毛を薬品に浸漬しなくても、所望の毛先直径とテーパー長を有する針状毛を得ることができる。
【０００５】
ところが、前記先行技術によって得られた歯ブラシ用毛材は、研磨の際に発生する熱により熱変形が生ずるという問題点を抱えている。熱変形が生ずると、歯ブラシ用毛材が撓んで品質が低下する。
この他に、韓国特許出願第１０−２００７−７０２７０８４号（特許文献２）では、突起１１が付いていないドラム型研磨機で研磨した後（第１研磨工程）、突起１１付きドラム型研磨機で研磨し（第２〜第３研磨工程）、最後に、表面に繊維を配置した回転ドラムで仕上げする（第４研磨工程）工程を開示しているが、この技術も、研磨機の回転速度が第２研磨工程では５００〜１５００ｒｐｍ、第３研磨工程では１０００〜２０００ｒｐｍと非常に速いため、得られる歯ブラシ用毛材の熱変形を回避することができない。熱変形が生ずると、テーパーの先端部分が撓むことになり、研磨が不規則的に行われて商品性が無くなる。
【０００６】
また、上述した技術は、摩擦熱の発生を減らすための方策として、被研磨体である歯ブラシを固定させておき、研磨の際に研磨機の位置を上下に移動させて配置することにより、摩擦面積を減らしている。これにより、摩擦熱の発生は減少するが、突起と突起１１間の深い空間部に発生した摩擦熱が蓄熱される問題点は依然として存在し、特に毛先の研磨が足りなくなるという問題点がある。毛先部分は図２に示すように突起１１間の底部「Ｐ部分」に接触しなければ効果的に研磨されないが、同じ高さの突起１１が設けられた研磨機を上下に移動させる方式では毛先が「Ｐ部分」に接触しないからである。また、この技術の第１研磨工程と第４研磨工程は、針状毛を得るのには必要でない無駄な工程と見られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国登録特許第６６６４５７号公報
【特許文献２】韓国特許第１０−２００７−７０２７０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記先行技術をさらに改良したもので、その目的は、機械的方法によって歯ブラシ用毛材をテーパー処理するが、熱変形の発生を防止することのできるテーパー処理方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、作業効率が向上したテーパー処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、横、縦に回転する突起付き研磨ドラムを使用するが、突起の高さが異なる研磨ドラムを連続的に配列し、テーパー処理されていない一般な歯ブラシ用毛材が植毛された歯ブラシを、配列された各研磨ドラムに順次移動させながら植毛された毛の毛先を研磨させる工程から構成される。
前記「植毛された歯ブラシ」とは、歯ブラシ用毛材がアンカーで固定される方式で植毛された歯ブラシはもとより、アンカーなしで歯ブラシ用毛材が固定された方式で植毛された歯ブラシを含み、様々な形態で植毛された、或いは植毛後に毛が特定の形状に切断された歯ブラシなども含む。
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用される研磨ドラムは、図１のとおりである。研磨ドラム１０の表面には多くの突起１１が設けられており、回転軸２０によって回転子３０と結合しているので、横、縦に同時に回転できるように構成されている。
突起１１の適切な高さは１．５〜７．０ｍｍである。このような研磨ドラムで研磨を行うと、テーパー長５ｍｍ以上の針状毛が得られるのは前述したとおりである。
【００１１】
ところが、研磨ドラムで研磨を行うときに多くの熱が発生するので、歯ブラシ用毛材の熱変形が伴われる。研磨の際に水分をスプレーして熱変形を防止する方法も考慮できるが、水分をスプレーすると、研磨ドラムの研磨力が急激に低下するので採用できない方法である。
【００１２】
本発明では、研磨過程で発生する熱を徹底的にコントロールすることにより、歯ブラシ用毛材の熱変形を防止する。
研磨過程で発生する熱をコントロールする方法は、研磨ドラムの回転数を特定の範囲以内に減らす方法と、突起１１の高さを調節する方法による。
研磨ドラムが高速で回転すると、摩擦熱が多く発生するので、縦方向の回転数を２００〜５００ｒｐｍ、好ましくは２５０〜４８０ｒｐｍの範囲に調節しなければならない。この範囲超過の場合には熱変形が発生し、この範囲未満の場合には研磨効率が急速に低下して生産性が低下する。横方向の回転数は縦方向の回転数の１／３程度が適切である。
【００１３】
ところが、研磨ドラムの回転数を調節するだけでは本発明の目的を達成することができない。同じ高さの突起１１が設けられており、低速で回転する研磨ドラムで研磨を行う場合にも熱変形が発生する。その理由は、所望のテーパー長を有する毛を得るためには高さ３ｍｍ以上、好ましくは高さ５ｍｍ以上の突起１１を有する研磨ドラムが使用されなければならないが、このような研磨ドラムを使用すると、突起１１と突起１１間の空間部に摩擦熱が蓄熱される現象を回避することができず、放熱能力も足りないためである。
【００１４】
本発明では、研磨ドラムの回転数を減らすと同時に、多数の研磨ドラムを並列に連結して研磨作業が順次続けられるようにする。並列に連結される研磨ドラムは１５個以上、好ましくは２０個以上にならなければならない。被研磨体である歯ブラシが各研磨ドラムに一定の時間止まってから次の研磨ドラムへ移動すると、歯ブラシの移動の際に瞬間的な空気冷却が行われて熱変形が防止される。すなわち、研磨の際には摩擦熱が発生し、歯ブラシ用毛材の移動の際には冷却作用が引き続き行われることにより、研磨ドラムの温度と突起１１間の温度は熱的安定状態に維持される。
【００１５】
歯ブラシ用毛材の熱変形を防止し且つ生産効率を最大化するためには、１５〜３０個の研磨ドラムが使用されることが好ましい。この範囲未満の場合には、研磨の際に歯ブラシ用毛材の熱変形が発生し或いは生産効率が足りなくなる。この範囲を超過しても、それ以上の熱変形防止効果はなく、機械装置の価格のみが上昇する。
【００１６】
突起１１の高さ調節も、発生する熱をコントロールする重要な要素である。突起１１は、形成されるテーパーの長さを長くする役割を果たし、高さ１．５〜７．０ｍｍのものの中から選ばれる。連続的な研磨作業に参与する複数の研磨ドラムのうち、初期に研磨作業を行う研磨ドラムの突起１１は５〜７ｍｍの高さを有することが適切である。これは所望のレベルのテーパー長が得られるためである。
【００１７】
ところが、突起１１の高さが高いほど摩擦面積が増加するので、研磨の際に多くの摩擦熱が発生するうえ、発生した摩擦熱が突起１１と突起１１間の空間部にさらに多く蓄熱される現象が発生する。よって、所望の長さのテーパーが形成された後には突起１１の高さを益々減らしていくことが必要である。
中期に研磨作業に参与する研磨ドラムに設けられた突起１１の高さは３〜５ｍｍ、後期に研磨作業に参与する研磨ドラムに設けられた突起１１の高さは１．５〜３．０ｍｍ程度が適切である。
【００１８】
上述のように研磨ドラムに設けられた突起１１の高さを順次減らすと、所望のレベルのテーパー長を得ることができるうえ、摩擦により発生する摩擦熱自体が著しく減少し、発生した摩擦熱が容易に外部へ放出されて歯ブラシ用毛材の熱変形を効果的に防止することができる。
【００１９】
また、突起１１の高さを順次減らすことにより、各研磨ドラムでは、毛先部分が突起１１間の底部たる図２の「Ｐ」部分に継続的に接触し、毛先の直径が０．０２ｍｍ以内となるまで高度に研磨される。
「突起１１の高さを順次減らす」とは、本発明の実施例のように、完全に突起１１の高さが高いものから低いものの順に順次配置する場合はもとより、部分的に順次ではなくても、研磨が始まる部分には突起１１の高さが高いものを多く配置し、研磨が終わる部分には突起１１の高さが低いものを多く配置する場合も含む意味である。
【００２０】
突起１１間の間隔は１〜５ｍｍ程度が好ましく、突起１１の直径は円筒形を基準とすれば１〜３ｍｍ程度が好ましい。突起１１の形状は図２のように円筒形のものでもよく、図３のように円錐形のものでもよい。
【００２１】
この他に、突起１１にコートされる研磨石の粒度を調節すると、さらに優れた品質の針状毛が得られる。すなわち、初期の研磨作業に参与する研磨ドラムには２００〜３００メッシュの研磨石、中期の研磨作業に参与する研磨ドラムには７００〜１０００メッシュの研磨石がそれぞれコートされるようにすると、研磨過程で発生する粗い表面が非常に滑らかになり、薬品処理による針状毛と同じレベルにまで品質を高めることができる。
【００２２】
また、必要な場合、研磨の際に各研磨ドラムが歯ブラシの進行方向とは垂直な方向に往復運動を行うようにすることができる。研磨ドラムの往復運動により、摩擦の際に発生する摩擦熱が研磨ドラム全体に均一に分散するうえ、研磨ドラムの寿命が延長される効果を得ることができる。適切な往復運動の距離は５〜１０ｃｍである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によって、薬品浸漬過程なしでも５ｍｍ以上のテーパー長及び０．０２ｍｍ以内の毛先直径を有する高度にテーパーされた針状毛が得られ、機械的方法によるテーパー処理過程で発生する熱変形が防止される。また、薬品が使用されないので、作業環境が著しく改善され、製品のコストは低くなる。また、研磨の際に分離された毛の残渣と粉塵は収去され、歯ブラシの柄などにリサイクルされるので、環境にやさしいうえ、資源の損失を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明で使用される研磨ドラムの斜視図である。
【図２】突起と突起との間で歯ブラシ用毛材が研磨される状態を示す部分拡大図である。
【図３】円錐形突起の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施例について説明する。  
下記の実施例に使用された研磨ドラムの突起１１同士の間隔は２ｍｍと均一である。
【００２６】
（実施例１）
高さそれぞれ７．０、６．６、６．２、５．８、５．４、５．０、４．６、４．２、３．８、３．４、３．０、２．６、２．２、１．８、１．５ｍｍの突起１１が設けられており、横、縦に回転する１５個の研磨ドラムを左側から順次配列した後、テーパー処理されていない一般毛が植毛された歯ブラシの毛の研磨を左側の研磨ドラムから始めた。各研磨ドラムにおける研磨時間は２．５秒であった。研磨ドラムの縦方向の回転速度は、１、２及び３番目の研磨ドラムの場合には３００ｒｐｍ、４、５及び６番目の研磨ドラムは４８５ｒｐｍ、７、８及び９番目の研磨ドラムは４９０ｒｐｍ、１０、１１及び１２番目の研磨ドラムは４９５ｒｐｍ、１３、１４及び１５番目の研磨ドラムは４５０ｒｐｍとそれぞれし、横方向の回転速度は縦方向の研磨速度の１／３に維持した。研磨効率を高めるために、各研磨ドラムは、歯ブラシの進行方向とは垂直な方向に５ｃｍの距離を往復運動するようにした。
左から１〜５番目の研磨ドラムには２００メッシュの研磨石で突起１１をコートし、６〜８番目の研磨ドラムには３５０メッシュの研磨石で、９〜１１番目の研磨ドラムには５５０メッシュの研磨石で、１２〜１５番目の研磨ドラムには８５０メッシュの研磨石でそれぞれ突起１１をコートした。
得られた歯ブラシ用毛材は、テーパー長が６ｍｍであり、毛先の直径が０．０３ｍｍであった。
【００２７】
（実施例２）
高さそれぞれ７．０、６．７、６．４、６．１、５．８、５．５、５．２、４．９、４．６、４．３、４．０、３．７、３．４、３．１、２．８、２．５、２．２、１．９、１．８、１．６、１．５ｍｍの突起１１が設けられた。横、縦に回転する２１個の研磨ドラムを左側から順次配列した後、テーパー処理されていない一般毛が植毛された歯ブラシの毛を左側の研磨ドラムから研磨し始めた。各研磨ドラムにおける研磨時間は２．５秒であった。研磨ドラムの縦方向の回転速度は、１、２及び３番目の研磨ドラムの場合には２５０ｒｐｍ、４、５及び６番目の研磨ドラムの場合には４７０ｒｐｍ、７、８及び９番目の研磨ドラムの場合には４７５ｒｐｍ、１０、１１、１２、１３、１４及び１５番目の研磨ドラムの場合には４８０ｒｐｍ、１６、１７及び１８番目の研磨ドラムの場合には４６０ｒｐｍ、１９、２０及び２１番目の研磨ドラムの場合には４５０ｒｐｍとした。横方向の回転速度は、縦方向の回転速度の１／３に維持した。研磨ドラムの往復運動は実施例１と同様にした。
左側から１〜５番目の研磨ドラムには２００メッシュの研磨石で突起１１をコートし、６〜８番目の研磨ドラムには３５０メッシュの研磨石で、９〜１１番目の研磨ドラムには５５０メッシュの研磨石で、１２〜１６番目の研磨ドラムには８５０メッシュの研磨石で、１７〜２１番目の研磨ドラムには１０００メッシュの研磨石でそれぞれコートした。
得られた歯ブラシ用毛材は、テーパー長が７ｍｍであり、毛先の直径が０．０２ｍｍ以下（０．０１〜０．０２ｍｍ）であった。
【００２８】
（実施例３）
１〜４番目の研磨ドラムには高さ７ｍｍの突起１１を有するもの、５〜８番目の研磨ドラムには高さ５ｍｍの突起１１を有するもの、８〜１２番目の研磨ドラムには高さ３ｍｍの突起１１を有するもの、１３〜１５番目の研磨ドラムには高さ１．５ｍｍの突起１１を有するものをそれぞれ設置し、残りは実施例１と同様にした。
得られた歯ブラシ用毛材は、そのテーパー長が６ｍｍであり、毛先の直径が０．０２ｍｍであった。
【００２９】
（比較例１）
実施例１と同様に１５個の研磨ドラムで研磨を行うが、高さ５ｍｍの突起１１を有するものに統一した。各研磨ドラムにおける研磨時間を２．５秒とし、研磨ドラムの回転速度とコートされた研磨石のメッシュを実施例１と同様にして研磨を行った結果、得られた歯ブラシ用毛材は、４ｍｍのテーパー長及び０．０４ｍｍの毛先直径を有し、摩擦熱によって毛の変形が発生した（毛先が撓む）。
【００３０】
（比較例２）
実施例１と同様に行うが、縦方向の回転速度を１０００ｒｐｍ、横方向の回転数を３３０ｒｐｍにそれぞれ上昇した。得られた歯ブラシ用毛材は、実施例１によって得られた歯ブラシ用毛材と同様のテーパー長及び毛先直径を有するが、熱変形が発生した。
【００３１】
（比較例３）
各研磨ドラムに設けられた突起１１の高さを６ｍｍに統一し、研磨方法は、実施例３と同様に、１〜４番目の研磨ドラムの場合には毛先から６ｍｍまで、５〜８番目の研磨ドラムの場合には毛先から５ｍｍまで、９〜１２番目の研磨ドラムの場合には毛先から３ｍｍまで、１３〜１５番目の研磨ドラムの場合には毛先から１．５ｍｍまで研磨ドラムと接触するように、研磨ドラムの位置を調節して研磨作業を行い、残りは実施例１と同様にした。
得られた毛のテーパー長は実施例３によって得られたものと同様であったが、若干の熱変形が観察された。得られた毛は、毛先直径が０．０５ｍｍであって毛先の研磨状態が不良であった。
【符号の説明】
【００３２】
１０：研磨ドラム
１１：突起
２０：回転軸
３０：回転子
Ｐ：突起間の底部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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