(57)【要約】中空の取っ手付き歯ブラシの製造方法が開示される。この製造方法は、ａ）ヘッド部分（２）、ベース部分（３）及びヘッド部分とベース部分との間に位置する歯ブラシキャビティを有すると共に壁、溶融プラスチックの注入ポート（６）及びガス注入ポート（５）を有し、ガス注入ポート（５）がモールドのベース部分（３）の端部に設けられていて、ガスがモールドキャビティの実質的に中央に且つモールドの長手方向軸線に平行な方向に注入されるようになった歯ブラシ用モールドを準備する工程と、ｂ）所定量の溶融プラスチックをモールドキャビティに注入してキャビティを部分的に充填する工程と、ｃ）ガス注入ポート（５）を介して少なくとも１つのガスをキャビティに注入して溶融プラスチックをモールドキャビティの壁に当てるよう差し向ける工程とを有する。
2004520964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯ブラシの製造方法であって、
ａ）ヘッド部分、ベース部分及びヘッド部分とベース部分との間に位置する歯ブラシキャビティを有すると共に壁、溶融プラスチックを注入する注入ポート及び少なくとも１つのガスを注入するガス注入ポートを有し、ガス注入ポートがモールドのベース部分の端部に設けられていて、ガスがモールドキャビティの実質的に中央に且つモールドの長手方向軸線に平行な方向に注入されるようになった歯ブラシ用モールドを準備する工程と、
ｂ）所定量の溶融プラスチックをモールドキャビティに注入してキャビティを部分的に充填する工程と、
ｃ）ガス注入ポートを介して前記少なくとも１つのガスをキャビティに注入して溶融プラスチックをモールドキャビティの壁に接触させるよう差し向ける工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
溶融プラスチックの注入ポートは、歯ブラシ用モールドの長手方向に垂直にモールドのベース部分の近くに設けられていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
溶融プラスチックの注入ポートは、モールドのベース部分の端部の中央に設けられていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
溶融プラスチックは、セルロースアセトプロピオネート、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ（エチレンテレフタレート）及びこれらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
モールドに注入される溶融金属の量は、キャビティモールドの全容積の約１０％〜約９０％であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
モールドに注入される溶融金属の量は、キャビティモールドの全容積の約２０％〜約８０％であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
ガスは、空気、二酸化炭素、窒素及びこれらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
ガスは、約３４０ｋＰａ〜約４０００ｋＰａの圧力状態で注入されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
ガスは、約７００ｋＰａ〜約２８００ｋＰａの圧力状態で注入されることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
ガスは、約１３７５ｋＰａ〜約２４００ｋＰａの圧力状態で注入されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯ブラシの改良型製造方法に関する。より詳細には、本発明は、中空取っ手付き歯ブラシを製造する方法に関する。この方法は、溶融プラスチックを歯ブラシ用モールドに吹き込むのを助けるよう歯ブラシ用モールド内の特定の場所から注入されるガスを利用する。ガスを特定の場所に注入した結果として、中空取っ手付き歯ブラシの製造方法が一層効率的になる。
【背景技術】
【０００２】
歯ブラシは典型的には、射出成形法を用いて製造される。射出成形法は、歯ブラシの形をしたモールドを準備し、ホットチャネルノズルを介して溶融プラスチックをモールド中に注入することを特徴としている。次に、歯ブラシを冷却し、モールドから突き出す。
【０００３】
歯ブラシは、幾つかの理由で取り扱うのが困難な場合がある。子供は、子供の手のサイズに鑑みて歯ブラシを取り扱うのが困難な場合がある。関節炎のある人も又、手の関節を曲げるのが困難なために歯ブラシを取り扱うのが困難な場合がある。身体に障害のある人も又、歯ブラシの取扱いが困難な場合がある。歯ブラシの取扱いを容易にするために比較的大きな断面の取っ手を歯ブラシに設けることが最近の技術的傾向になっている。加うるに、歯ブラシに大きな断面の取っ手を設けることは、人間工学的な観点からユーザにとって好都合な場合がある。
【０００４】
大きな断面の取っ手を持つ歯ブラシを製造することは、幾つかの欠点がある。第１の欠点として、歯ブラシは、歯ブラシの製造に多くのプラスチックが用いられるので高価である。第２の欠点として、製造費が、歯ブラシを冷却させる時間が増えるので増大する。冷却時間の増加は、高温プラスチックの量の増大及び歯ブラシの大きな断面に起因して生じる。したがって、大きな断面の取っ手を持つ歯ブラシを製造する一層効率的な方法が要望されている。
【０００５】
欧州特許第６６８，１４０号明細書は、大きな断面の取っ手を持つ歯ブラシを製造する空気支援技術の利用法を開示している。この方法では、溶融プラスチックを歯ブラシ用モールドの長手方向に垂直に歯ブラシ取っ手のベースの近くに注入して歯ブラシ用モールドを部分的に充填する。次に、ホットニードルをこれ又歯ブラシ取っ手のベースの近くで、しかも歯ブラシ用モールドの長手方向に垂直に溶融プラスチック中に差し込む。ニードルを介してガスを吹き込んで、溶融プラスチックを歯ブラシ用モールドの壁に押し付ける。開示されたこの方法は、ガスに代えて別個の安価なポリマーを注入するよう改造でき、この場合、内側部分がこの別個のポリマーで作られた中実取っ手が作られる。いずれの場合においても、この方法は、少量のプラスチックを注入してニードルにより作られたままの状態で残された穴を埋める。
【０００６】
欧州特許第７２１，８３２号明細書も又、大きな断面の取っ手を持つ歯ブラシを製造する空気支援技術の利用法を開示している。この開示された方法では、溶融プラスチックを、歯ブラシ用モールドのヘッドの近くで歯ブラシ用モールドの長手方向に垂直に注入して歯ブラシ用モールドを部分的に充填する。次に、ホットニードルをこれ又歯ブラシのヘッドの近くで且つ歯ブラシ用モールドの長手方向に垂直に溶融プラスチック中に挿入する。次に、ニードルを介してガスを吹き込んで溶融プラスチックを歯ブラシ用モールドの壁に押し付ける。この方法は、中空取っ手付きブラシを第２のモールドに移送する工程及び別個のプラスチックを注入して歯ブラシ用取っ手を充填する工程を有している。
【０００７】
本発明者の知見によれば、欧州特許第６６８，１４０号明細書で教示されているようにガスが歯ブラシ取っ手のベースの直ぐ上で歯ブラシ用モールドの長手方向に垂直に注入された結果として、歯ブラシ取っ手が不適当に中空になる場合があり、即ち、先に注入されたポリマーの幾つかの部分が、ガス注入箇所の近くで「マウンド（mound）」として残り、モールドの壁に非一様な分布状態で当たる。加うるに、歯ブラシネックが中空になるのを阻止するのに十分にガスの流量を制御することが困難な場合がある。用いられるポリマーの固有の強度に応じて、中空のネック部分の生成を回避することが望ましい場合がある。
【０００８】
また、本発明者の知見によれば、欧州特許第７２１，８３２号明細書で教示されているようにガスが歯ブラシのネックの近くで歯ブラシ用モールドの長手方向に垂直に注入された結果として、歯ブラシ取っ手が不適当に中空になる場合がある。加うるに、この方法は、歯ブラシネックを中空にしがちである。
【０００９】
したがって、上記特許文献の開示技術にもかかわらず、大きな断面取っ手を持つ歯ブラシを製造する一層効率的な方法が依然として要望されている。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、歯ブラシの製造方法であって、ａ）ヘッド部分、ベース部分及びヘッド部分とベース部分との間に位置する歯ブラシキャビティを有すると共に壁、溶融プラスチックを注入する注入ポート及びガスを注入するガス注入ポートを有し、ガス注入ポートがモールドのベース部分の端部に設けられていて、ガスがモールドキャビティの実質的に中央に且つモールドの長手方向軸線に平行な方向に注入されるようになった歯ブラシ用モールドを準備する工程と、ｂ）所定量の溶融プラスチックをモールドキャビティに注入してキャビティを部分的に充填する工程と、ｃ）ガス注入ポートを介してガス（又はガスの混合物）をキャビティに注入して溶融プラスチックをモールドキャビティの壁に接触させるよう差し向け、それにより、中空の少なくとも幾つかの部分を持つ歯ブラシを形成する工程とを有する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、中空取っ手付きの歯ブラシの製造に当たり、射出成形機を利用する。射出成形機は、当該技術分野において周知である。かかる成形機はどれでも本発明で利用することができる。本明細書において、本発明を添付の図面の図１、図２及び図３を参照して説明する。本発明の重要な特徴は、ガス注入ポートの配置場所にある。中空であって、利用されるガスの量が最小限に抑えられる少なくとも幾つかの部分を持つ歯ブラシのガス支援型製造方法を制御するため、ガス注入ポート５を、歯ブラシ用モールド１のベース端部３に設けてガスがモールドキャビティの実質的に中央に流れるようにしなければならない。
【００１２】
溶融プラスチック注入ポートを、これがモールドキャビティと連通する限り、歯ブラシ用モールドのどの場所に設けてもよい。しかしながら、好ましくは、溶融プラスチック注入ポート６は、図３に示すようにモールド１のベース部分３の近くに設けられる。より好ましくは、溶融プラスチック注入ポート６は、図１及び図２に示すようにベース部分３の端部３ａの中央に設けられる。より好ましくは、溶融プラスチックを注入するポートは、図１に示すようにベース部分３の端部３ａのガス注入ポート５の周りに同心状に設けられる。歯ブラシを、任意周知のプラスチック、例えば、セルロースアセトプロピオネート、ナイロン、ポリエチレン、プロピレン、ポリカーボネート、ポリ（エチレンテレフタレート）と（但し、これらには限定されない）で作ることができる。２以上のかかるプラスチックの混合物を利用してもよい。プラスチックを、その融点よりも高く加熱し、溶融プラスチック注入ポートを介してこれを歯ブラシ用モールド１の歯ブラシキャビティ７に注入する。プラスチックの注入量は、歯ブラシのサイズ及び歯ブラシ壁の所望の厚さで決まろう。プラスチックの注入量は、歯ブラシ用モールドの歯ブラシキャビティ７の全容積未満である。プラスチックの注入量は、歯ブラシキャビティ７の全容積の約１０％〜約９０％、好ましくは、約２０％〜約８０％、より好ましくは、キャビティ７の全容積の約５０％〜約８０％である。所望ならば、これよりも少ない量のプラスチックを利用してもよいことは理解されよう。
【００１３】
モールド１は、溶融プラスチック注入ポート６がモールドキャビティの本体と接合する箇所に設けられたゲート（図示せず）を有する。種々のタイプのかかるゲート及び成形機内におけるこれらの特定の向きは、当該技術分野においては周知である。かかるゲートにより、溶融プラスチックは歯ブラシ用モールド内に流れ込むことができる。利用できる公知のゲートには幾つかのタイプがある。有用な一タイプのゲートは、エッジゲートである。エッジゲートは、スロットのような形をしており、その長さは約１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜７ｍｍである。有用ではあるが、エッジゲートを用いた結果として、過剰のポリマーがガスの注入後に歯ブラシ用モールドに流れ込むことになる場合がある。
【００１４】
第２の好ましいタイプのゲートは、ポイントゲートである。ポイントゲートは形状が円形である。ゲートの直径は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは、２ｍｍ〜５ｍｍ、より好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍである。環状ゲートが特に好ましい。環状ゲートは、外側管と内側管の両方を収容している。環状ゲートの外側管の外径は、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍ、より好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍである。環状ゲートの内側管の直径は、約０．１ｍｍ〜９ｍｍ、好ましくは、約０．５ｍｍ〜５ｍｍである。代表的には、外側管は、溶融プラスチックを注入するのに利用され、内側管は、ガスを注入するのに利用される。
【００１５】
成形作業中、少なくとも１つのガスをガス注入ポート５を介してキャビティ７に注入して溶融プラスチックをモールドのヘッド部分２に向かって押すと共に、溶融金属をキャビティ７の壁８に接触させる。ガスは、任意の不活性ガスであるのがよく、かかる不活性ガスとしては、空気、二酸化炭素、窒素及びこれらの混合物が挙げられるが、これらには限定されない。ガスの注入圧力を制御して所望ならば歯ブラシのネック４が中実のままであるようにすることができる。ガスの注入圧力は、利用されるプラスチックのタイプ、キャビティのサイズ及び歯ブラシ壁の所望の厚さで決まろう。代表的には、ガスは、約３４０ｋＰａ〜約４０００ｋＰａ、好ましくは約７００ｋＰａ〜２８００ｋＰａ、より好ましくは約１３７５ｋＰａ〜約２４００ｋＰａの圧力状態で注入される。注入ガスの圧力をガス注入工程の実施中、次第に増大させるのがよく、即ち、最初の注入ガス圧力は比較的低いが、ガス注入の実施中、ガスの圧力を増大させる。ガスの圧力を成形サイクル全体を通じ一様に増大させてもよく、或いは段階的に増大させてもよい。
【００１６】
ガス注入は、溶融プラスチックの注入を終えた後に始まるのがよい。変形例として、ガス注入は、溶融プラスチック注入中に開始してもよい。例えば、ガス注入は、全溶融プラスチック注入量の約１０％〜約１００％、好ましくは約３０％〜約９０％、より好ましくは約５０％〜約８０％を完了した後に始まるのがよい。
【００１７】
次に、歯ブラシを冷却させし、モールドから取り出す。歯ブラシの製造サイクル時間を一段と減少させるため、ガス注入に利用されるガスを冷却して冷却工程を開始させるのがよい。例えば歯ブラシ用モールドの周り又はこの中の水路及び吹き込み空気を冷却する従来型冷却方法（しかしながら、これには限定されない）を利用して冷却工程を完了させてもよい。
【００１８】
歯ブラシは、ブリッスル又はブリッスルタフトを歯ブラシのヘッドに固定する従来方法を利用することによって仕上げが行なわれる。ブリッスルを、歯ブラシのヘッド内へステープル留めしてもよく、或いは、歯ブラシのヘッド内又はヘッド上に融着させてもよい。歯ブラシの取っ手を例えば熱可塑性エラストマー又はゴムのような材料と一体成形してもよい。所望ならば、一体成形法を上述の成形作業中に実施するのがよい。変形例として、歯ブラシを一体成形法を行なう別個のモールドに移送してもよい。
【００１９】
本発明の特徴及びその実施方法を更に説明するため、幾つかの実施例が以下に記載されている。しかしながら、本発明は、その細部に限定されるものと解されてはならない。
【実施例】
【００２０】
実施例１−歯ブラシ用モールドの長手方向に垂直なガスの流れ
この実施例１では、歯ブラシ用モールドに溶融プラスチックを歯ブラシ用モールドのベース部分の近くで歯ブラシ用モールドの長手方向に垂直に注入し、ガスを歯ブラシ用モールドのベース部分の端部の中心に歯ブラシ用モールドの長手方向に平行に注入するよう設計した射出成形機を用いた。ガス注入ポートをモールドの端部の中央に設けることにより、ガスをモールドキャビティの中央領域に注入するようにした。溶融ポリプロピレン（モールドキャビティの容量の９ｇ／７５容量％）をモールド内に注入した。次に、窒素ガスを約２秒〜３秒間、モールドキャビティ中に注入した。ガス注入サイクルの開始時におけるガスの圧力は、約１７２４ｋＰａ／秒であった。ガス注入圧力をガス注入サイクル全体を通じ一様に増大させた。サイクルの終わりにおけるガスの圧力は、約２０７０ｋＰａ／秒であった。歯ブラシを冷却し、モールドから取り出した。
【００２１】
結果
歯ブラシを取っ手の長手方向に沿って半分に切断した。取っ手の大部分は中空であったが、残留プラスチックのマウンドが溶融プラスチックが注入された取っ手の底部の近くで見出された。加うるに、歯ブラシの壁の厚さは、一様ではなかった。このモールドで中実歯ブラシを製造するのに要するサイクル時間は、代表的には３２秒である。このモールドを用いてこの実施例１に記載したような中空部分を持つ歯ブラシを製造する場合、プロセスサイクル時間を約２４秒に短くした。このモールドで中実歯ブラシを製造するのに必要なプラスチックの量は代表的には、１２ｇである。この実施例１に従って中空歯ブラシを製造するのに必要なプラスチックの量は、約９ｇであった。
【００２２】
実施例２−歯ブラシ用モールドのベース端部の中央からのガスの流れ
実験例１に記載した射出成形機を、歯ブラシ用モールドに歯ブラシモールドのベース部分の端部の中央で歯ブラシ用モールドの長手方向に平行に溶融プラスチックを注入するよう改造を施した。ガス注入ポートは、歯ブラシ用モールドのベース部分の端部の中央に設けられたままであった。溶融ポリプロピレン（モールドの容量の９ｇ／７５容量％）をモールド中に注入した。初期圧力が１７２４ｋＰａの窒素ガスを３秒間溶融プラスチック中に送り込み、サイクルの終わりにおける圧力は、２０７０ｋＰａ／秒であった。歯ブラシを冷却し、モールドから取り出した。
【００２３】
結果
実施例２に従って製造された歯ブラシを取っ手の長手方向に沿って半分に切断した。取っ手は、中空であり、実施例１の歯ブラシで観察された残留プラスチックのマウンドは無かった。この実施例２の方法は、サイクル時間を２０秒に短くした。この実施例２の装置及び方法を利用して歯ブラシを製造するのに利用されたプラスチックの量は、９ｇであった。歯ブラシの壁は、実質的に一様な厚さを備えていた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の方法を実施するために用いられる歯ブラシ用モールドを示す略図である。
【図２】本発明の方法を実施するために用いられる歯ブラシ用モールドの別の形態を示す略図である。
【図３】本発明の方法を実施するために用いられる歯ブラシ用モールドの更に別の形態を示す略図である。
【図４】本発明の方法の一形態を示す略図である。
【図５】本発明の方法の別の形態を示す略図である。
【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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2004520964.tif 000013
2004520964.tif 000014
2004520964.tif 000015
2004520964.tif 000016
2004520964.tif 000017
【国際調査報告】
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2004520964.tif 000019
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