СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПРИДАНИЯ КОНУСНОСТИ ИГОЛЬЧАТОЙ ЩЕТИНЕ С УВЕЛИЧЕННОЙ СКОРОСТЬЮ ОБРАБОТКИ
METHOD OF TREATMENT TO GIVE TAPER TO NEEDLE-SHAPED BRISTLE WITH INCREASED SPEED OF TREATMENT

Область применения
Рассматриваемое изобретение относится к способу придания конусности щетине зубной щетки, который увеличивает производительность обработки и, прежде всего, к способу придания конусности щетине зубной щетки, который увеличивает производительность в три или более раз.
Уровень техники
Способ придания конусности полиэфирной щетине зубной щетки использует принцип, согласно которому при погружении полиэфирного волокна в нагретый раствор гидроксида натрия часть волокна растворяется. Компания Toray Industries, Inc. первой описала способ придания конусности кончику щетины, в котором пучок полиэфирной щетины нарезают на предварительно заданную длину и вертикально погружают в раствор гидроксида натрия, имеющего концентрацию 20% и температуру 100°С или более, на глубину около 5 мм, и затем, основываясь на этом принципе, растворяют (гидролизуют) (японская рассмотренная заявка на полезную модель Sho 50-40195).
Далее, корейский патент Ns 10-0130932 описывает способ придания конусности моноволокну для зубной щетки, в котором пучок щетины зубной щетки растворяют в серной кислоте, имеющей концентрацию 80-90% и температуру 80-200°С, и придают ему таким образом конусность.
Toray Filament Inc., которая является аффилированной с Toray Industries, Inc компанией, описала технологию изготовления щеток посредством имплантирования несогнутых щетинок, каждая из которых имеет конус на одном конце, или щетинок, каждая из которых имеет конусы на обоих концах и является согнутой пополам, при помощи вышеназванных способов (японская нерассмотренная заявка на полезную модель Sho 57-12934) и раскрыла способ изготовления зубной щетки путем сгибания щетины таким образом, что конусная часть щетины является относительно длинной, в то время как неконусная часть щетины является относительно короткой (японская рассмотренная заявка на полезную модель Sho 61-10495).
Кроме того, Toray Filament Inc. описала способ изготовления зубной щетки путем сгибания щетинок зубной щетки пополам, каждая из которых имеет конусы на обоих концах, и имплантирования их в головку зубной щетки (японская нерассмотренная заявка на полезную модель Hei 05-15834). Этот способ широко используется.
То есть, в данном случае была раскрыта технология изготовления зубной щетки путем сгибания щетинок зубной щетки пополам, каждая из которых имеет конусы на обоих концах, и имплантирования их в головку зубной щетки, в которой щетинки зубной щетки нарезают на предварительно заданную длину, один конец щетины зубной щетки растворяют посредством вертикального погружения кончика щетины зубной щетки в химикаты, и другой конец щетины зубной щетки растворяют при помощи того же способа, а затем щетину охлаждают, нейтрализуют, очищают в воде и сушат, изготавливая таким образом щетину зубной щетки с двойным конусным концом.
Однако в вышеназванном способе имеется проблема того, что осуществление процесса придания конусности занимает много времени, и процесс придания конусности является сложным. Например, при осуществлении процесса придания конусности с помощью раствора гидроксида натрия, имеющего концентрацию 40% при температуре 110°С, требуется 80 минут для осуществления процесса придания конусности одному концу щетинки зубной щетки, а другой конец щетины зубной щетки должен подвергаться процессу придания конусности после того, как придана конусность одному концу щетины.
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Соответственно, рассматриваемое изобретение было осуществлено для решения вышеназванных проблем, и целью изобретения является разработка способа придания конусности щетине зубной щетки, который сократит время придания конусности до 1/3 от времени, необходимого для обычных способов.
Другой целью изобретения является разработка способа придания конусности щетине зубной щетки, который является простым и может быть использован для осуществления процесса придания конусности на небольшом пространстве.
Техническое решение
В результате исследования, проведенного для осуществления вышеназванных целей, указанные изобретатели обнаружили, что при полном погружении пучка щетинок зубной щетки в химикат конусность придается обоим концам щетинок зубной щетки.
Предпочтительные эффекты
Как описано в Примерах и Сравнительных Примерах, благодаря данному изобретению эффективность изготовления игольчатой щетины увеличивается примерно в три раза, а потеря сырья значительно уменьшается, так как некоторые процессы не осуществляются. Так как процесс погружения в данном изобретении осуществляется только один раз, эффективность изготовления по сравнению с обычными способами, в которых процесс погружения осуществляется два раза, удваивается, необходимое для изготовления пучка щетинок время сокращается, а также в данном изобретении, в котором пучок щетинок погружается полностью, по сравнению с обычным способом, в котором погружается только один конец пучка щетинок, сокращается время погружения. В силу того, что пучок щетинок погружен в химикаты полностью, поддерживается более высокая температура по сравнению со способом, в котором погружается только кончик пучка щетинок.
Наилучший вариант осуществления изобретения
В дальнейшем рассматриваемое изобретение будет описано подробно.
В обычных способах погружения в химикаты пучок щетинок вертикально погружается в химикаты на глубину примерно 5 мм, позволяя тем самым химикату просачиваться вследствие капиллярного эффекта в пучок щетинок.
В этом случае один конец пучка щетинок таким образом погружается в химикат и ему, соответственно, придается конусность. После этого другой конец пучка щетинок вертикально погружается в химикат и ему придается конусность, а затем пучок охлаждается и промывается водой.
В целом, до настоящего времени считалось, что только когда пучок щетинок зубной щетки принудительно вертикально погружается в химикат, щетинки зубной щетки растворяются в химикате, растворенные части щетинок зубной щетки отпадают, и кончики щетинок зубной щетки приобретают таким образом игольчатость. Основываясь на этой идее, щетинкам зубной щетки придавалась конусность посредством их вертикального погружения в химикат, что является неэффективным.
Однако указанные изобретатели раскрыли тот факт, что капиллярный эффект, посредством которого химикат просачивается в пучок щетинок, происходит даже тогда, когда пучок щетинок погружен в химикат невертикально.
Как описано выше, пучок щетинок зубной щетки образован путем собирания и связывания отдельных щетинок зубной щетки, так что между связанными щетинками зубной щетки образуются зазоры. Так как между связанными щетинками зубной щетки образуются зазоры, химикат естественно просачивается в зазоры, даже если пучок щетинок зубной щетки погружен в химикат невертикально, в силу капиллярного эффекта, схожего с тем, который происходит при вертикальном погружении в химикат пучка щетинок зубной щетки.
Основываясь на этом принципе, было обнаружено, что когда пучок щетинок зубной щетки был полностью и ненаправленно погружен в химикат, химикат просачивался в образованные между пучком щетинок зубной щетки зазоры, как и в случае, когда пучок щетинок зубной щетки был погружен в химикат вертикально, и, обоим концам пучка щетинок зубной щетки одновременно придавалась таким образом конусность.
Когда пучок щетинок зубной щетки полностью погружен в химикат, в дополнение к преимуществу, заключающимся в том, что обоим концам щетинок зубной щетки может одновременно придаваться конусность, существует другое преимущество. Оно заключается в том, что когда пучок щетинок зубной щетки вертикально погружается в химикат частично, щетинкам зубной щетки придается конусность относительно медленно, так как температура непогруженных участков щетинок зубной щетки является низкой. В отличие от этого, когда пучок щетинок зубной щетки полностью погружен в химикат, скорость реакции между щетинками зубной щетки увеличивается, и таким образом сокращается время придания конусности щетинкам зубной щетки, так как весь пучок щетинок зубной щетки контактирует с химикатом, который имеет высокую температуру.
Процесс придания конусности обоим концам пучка щетинок зубной щетки с использованием обычных способов занимает 2 часа, в то время как придание конусности обоим концам пучка щетинок зубной щетки с использованием способа представляемого изобретения занимает 30 минут или менее. Полученные с помощью этого способа щетинки зубной щетки не имеют проблем в отношении их качества, за исключением того, что они имеют немного неоднородные конусы и толщину кончиков.
Длина конуса щетинок зубной щетки может устанавливаться посредством процесса предварительного погружения пучка щетинок зубной щетки в гидрофильную жидкость, такую как вода, спирт, этиленгликоль, поверхностно-активное вещество или подобное, перед погружением пучка щетинок зубной щетки в химикат. В данном случае, поскольку гидрофильная жидкость первой просачивается в образованные между щетинками зубной щетки зазоры за счет процесса предварительного погружения, просачивающаяся гидрофильная жидкость не позволяет химикату просачиваться в образованные между щетинками зубной щетки зазоры, регулируя тем самым длину конуса щетинок зубной щетки.
В качестве гидрофильной жидкости могут быть использованы гидрофильные материалы или водные растворы этих материалов, которые не вступают в быструю реакцию со щетинками зубной щетки. Гидрофобные материалы не могут быть использованы в качестве гидрофильной жидкости, так как их трудно удалить в процессе промывки водой после химической обработки. Наиболее предпочтительной гидрофильной жидкостью может быть химикат с низкой концентрацией (раствор гидроксида натрия или раствор серной кислоты), который используется для придания конусности щетинкам зубной щетки. Это объясняется тем, что такие жидкости не вступают в химическую реакцию с химикатами и могут превосходно растворять средние участки щетинок зубной щетки.
Даже если пучок щетинок зубной щетки не погружен предварительно в жидкость, эффект, возникающий при оставлении пучка щетинок зубной щетки в паровой камере на предварительно заданное время (5-60 минут), является тем же самым эффектом, когда пучок щетинок зубной щетки предварительно погружен в жидкость. Соответственно, в рассматриваемом изобретении «предварительное погружение» означает также, что пучок щетинок зубной щетки остается в паровой камере на предварительно заданное время, и означает также, что пучок щетинок зубной щетки предварительно погружается в жидкость.
Гидрофильная жидкость, такая как вода и тому подобное, используемая в процессе предварительного погружения, уменьшает длину конуса щетинок пропорционально увеличению ее температуры в пределах, в которых жидкость поддерживает жидкую фазу. Это объясняется тем, что химикат при высоких температурах разлагает щетину более интенсивно, так что жидкость при низких температурах уменьшает температуру, при которой химикат просачивается в центр пучка щетинок, уменьшая таким образом скорость разложения щетинок.
Так как длина конуса щетинок является различной в зависимости от типа используемой в процессе предварительного погружения жидкости, длина конуса может устанавливаться посредством выбора подходящей жидкости.
Если имеющая высокое поверхностное натяжение жидкость, такая как вода, используется в процессе предварительного погружения, в зазоры между пучками щетинок просачивается относительно малое количество жидкости, так что химикат легко просачивается в зазоры в пучке щетинок, увеличивая тем самым длину конуса щетинок. В отличие от этого, если в процессе предварительного погружения используется имеющая низкую поверхность натяжения жидкость, такая как спирт или поверхностно-активное вещество, длина конуса щетинок в силу обратного уменьшается.
В процессе предварительного погружения, когда пучок щетинок зубной щетки не полностью погружен в гидрофильный жидкий материал, но погружен туда частично, так что только одна сторона пучка щетинок зубной щетки контактирует с гидрофильным жидким материалом, щетинкам зубной щетки может также быть придана конусность, так что длины конуса на соответствующих концах щетинок отличаются друг от друга.
В обычном способе, в котором пучок щетинок вертикально погружается в химикат на глубину примерно 5 мм, дополнительно требуется аппарат для удержания пучка щетинок. Кроме того, также требуется относительно большое место, так как для пучков щетинок является невозможной укладка слоями и погружение в послойном состоянии. Однако, как описано в данном изобретении, когда пучок щетинок полностью погружен в химикат, аппарат для удержания пучка щетинок не требуется, и осуществление процесса возможно даже на небольшом месте, так как множество пучков щетинок укладываются случайными слоями и полностью погружены в химикат.
В другом варианте осуществления данного изобретения конусность придается только одному концу каждой щетинки. Игольчатая щетина, одному концу которой придана конусность, используется в способе имплантации щетины посредством фиксирования щетины с помощью анкера, который является обычным способом, и в способе имплантации щетины без использования анкера. Наряду с ними в последние годы широко используется способ имплантации щетины без использования анкера, так как с помощью этого способа могут быть образованы различные формы имплантированных групп щетинок.
Как описано выше, растворение щетины зубной щетки является затруднительным, так как длина щетины зубной щетки, используемая в способе имплантации щетины без использования анкера, составляет примерно 1/2 длины щетины зубной щетки, используемой в способе имплантации щетины посредством фиксирования щетины с помощью анкера, который является обычным способом. Так как длина пучка щетинок зубной щетки во время вертикального придания конусности пучку щетинок зубной щетки уменьшается, также затруднительно связать щетинки зубной щетки после процесса очистки в воде и процесса сушки с помощью резиновой ленты, так как длина конуса является относительно большой, и изготовление зубной щетки затруднительно, так как щетина зубной щетки не имеет желаемые механические свойства. Соответственно, для преодоления вышеуказанных проблем должен использоваться неэффективный способ, в котором щетина зубной щетки, используемая в обычном способе имплантирования щетины посредством фиксации щетины с помощью анкера, имплантируется в зубную щетку посредством способа соединения оплавлением, а затем участок щетины зубной щетки, отличный от имеющего предварительно заданную длину участка щетины зубной щетки, отрезается и отбраковывается.
Вышеназванные проблемы могут быть полностью преодолены с помощью способа согласно настоящему изобретению.
Когда предполагается придание конусности только одному концу щетины, два пучка щетинок укладываются слоями, многослойный участок изолируется с помощью ленты, так что химикаты не просачиваются в многослойный участок, а затем пучки щетинок зубной щетки полностью погружаются в химикат, как в обычном способе придания конусности обоим концам щетины.
Обычная химическая обработка осуществляется два раза. Однако в следующем варианте осуществления рассматриваемого изобретения химическая обработка осуществляется один раз, так что конусность придается одному концу щетинок зубной щетки, а другой острый конец щетинок зубной щетки только слегка растворяется. Чтобы улучшить характеристики полировки и чистоты, также существует вариант осуществления изобретения известного уровня техники, в котором одному концу щетины зубной щетки придается конусность, а другому концу щетины зубной щетки конусность не придается, но образованный во время процесса резки заостренный участок полируется до закругления, а затем сложенная пополам щетина зубной щетки имплантируется в зубную щетку. В общем, хотя заостренный участок щетины зубной щетки полируется до закругления способами механической полировки, острые грани щетинок могут быть растворены посредством выполнения однократного процесса погружения в химикаты.
В данном изобретении в способе изготовления игольчатой щетины, одному концу которой придается конусность, посредством послойной укладки двух пучков щетинок и их изоляции с помощью изолирующей ленты с образованием 2-6 небольших отверстий, имеющих в герметизирующей ленте диаметр 0,5-1,0 мм, в пучки щетинок просачивается лишь небольшое количество химиката, так что кончики щетинок, которым конусность не придается, частично растворяются, растворяя, таким образом, образованные во время резки заостренные грани щетинок.
Вариант изобретения
Далее приведены примеры рассматриваемого изобретения
(Пример 1)
Изготовленный компанией Toray Industries, he of Japan пучок полибутилентерефталата (РВТ) 520, имеющий диаметр 0,2 мм, был нарезан длиной 31 мм, а затем на 35 минут был полностью погружен в раствор гидроксида натрия, имеющего концентрацию 30% и температуру 130°С. Затем погруженный пучок был вынут из раствора гидроксида натрия и охлажден путем погружения в холодную воду. Затем охлажденный пучок был нейтрализован с помощью слабой кислоты, очищен в воде и высушен, образуя, тем самым, щетину зубной щетки.
Полученная щетина зубной щетки имела кончик диаметром 0,01-0,02 мм и длину конуса 7,0-9,0 мм.
Придание конусности обеим сторонам щетины зубной щетки занимало 25 минут.
(Пример 2).
Процесс изготовления щетины зубной щетки осуществлен как в примере 1, за исключением того, что пучок РВТ 520 был нарезан, нарезанный пучок был полностью погружен в воду, после погружения пучок был оставлен, пока вода не стекла с него, а затем был полностью погружен в раствор гидроксида натрия. Полученная щетина зубной щетки имела кончик диаметром 0,01-0,02 мм и длину конуса 6,0-8,0 мм. Длина конуса щетинок была относительно однородной.
(Пример 3)
Процесс изготовления щетинок зубной щетки осуществлен как в примере 2 за исключением того, что использованная в процессе предварительного погружения жидкость была заменена 20% этиловым спиртом.
Полученная щетина зубной щетки, как в примере 2 имела кончик толщиной 0,01-0,02 мм, но имела конус длиной 5,0-8,0 мм. Длина конуса в примере 3 была слегка уменьшена по сравнению с длиной конуса в примере 2.
(Пример 4)
Процесс изготовления щетины зубной щетки был осуществлен как в примере 2, за исключением того, что использованная в процессе предварительного погружения жидкость была заменена раствором катионогенного поверхностно-активного вещества, имеющего концентрацию 2%.
Полученная игольчатая щетина, как в примере 2, имела кончик толщиной 0,01-0,02 мм, но имела конус длиной 5,0-7,0 мм. Длина конуса в примере 4 была значительно уменьшена по сравнению с длиной конуса в примере 2.
(Пример 5)
Процесс изготовления щетины зубной щетки был осуществлен как в примере 2, за исключением того, что использованная в процессе предварительного погружения жидкость была заменена этиленгликолем.
Полученная щетина зубной щетки, как в примере 2, имела кончик толщиной 0,01-0,02 мм, но имела конус длиной 4,0-6,0 мм.
(Пример 6)
Процесс изготовления щетины зубной щетки был осуществлен как в примере 2, за исключением того, что использованная в процессе предварительного погружения жидкость была заменена раствором гидроксида натрия (NaOH), имеющим концентрацию 5%.
Полученная игольчатая щетина, как в примере 2, имела кончик толщиной 0,01-0,02 мм, но имела конус длиной 4,0-5,0 мм.
(Пример 7)
Полибутилентерефталат (РВТ) был смешан с полиэфирным эластомером, а затем их смесь была скручена с помощью обычного способа скручивания, тем самым были изготовлены пучки щетинок зубной щетки, имеющие диаметр 0,18 мм. Затем изготовленные пучки щетинок зубной щетки были нарезаны на длину 20,5 мм, два нарезанных пучка щетинок зубной щетки были прикреплены друг к другу, а затем прикрепленный участок был зафиксирован с помощью имеющей ширину 20 мм термостойкой маскирующей ленты для предотвращения просачивания туда химикатов. Затем связанный лентой пучок щетинок зубной щетки был погружен в имеющий концентрацию 5% раствор поверхностно-активного вещества, а затем был полностью погружен на 20 минут в раствор гидроксида натрия, имеющий концентрацию 30% и температуру 130°С. Затем погруженный пучок был вынут из раствора гидроксида натрия и охлажден погружением его в холодную воду. Затем охлажденный пучок был нейтрализован с помощью слабой кислоты, очищен в воде и высушен, становясь тем самым щетиной зубной щетки.
Полученная щетина зубной щетки имела диаметр 0,01-0,02 мм и длину конуса 4,0-7,0 мм. Длина конуса щетины была относительно однородной.
(Пример 8)
Процесс изготовления щетины зубной щетки был осуществлен как в примере 7, за исключением того, что вокруг термостойкой маскирующей ленты с регулярным интервалом были образованы имеющие диаметр примерно 0,7 мм четыре маленьких отверстия для того, чтобы позволить небольшому количеству химиката просачиваться туда. В результате прикрепленный маскирующей лентой участок полученной щетины зубной щетки, которому не была придана конусность, был слегка растворен, так что образованный во время процесса резки острый участок был удален, предотвращая тем самым повреждение десен.
(Сравнительный пример)
Использованный в примере 1 пучок щетинок зубной щетки был на 40 минут вертикально погружен в использованный в примере 1 химикат, так что погруженная длина щетинок составляла 5 мм, а затем был отделен от химиката. Затем отделенный пучок щетинок зубной щетки, как в примере 1, прошел через процессы охлаждения, нейтрализации и чистки. Впоследствии другой участок щетины зубной щетки был погружен в химикат, а затем прошел через те же процессы, становясь, тем самым, щетинками зубной щетки, которым придана конусность с обеих сторон.
Толщина кончика и длина конуса полученных щетинок зубной щетки были такими же, как в примере 1. Для придания конусности обеим сторонам щетины зубной щетки понадобилось 180 минут.