ЗУБНАЯ НИТЬ С ПОКРЫТИЕМ УМЕНЬШЕННОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТИ
DENTAL FLOSS WITH LESS UNEVEN COATING

Область применения
Настоящее изобретение относится к зубной нити с более равномерным по весу покрытием и способам ее изготовления.
Уровень техники
Зубная нить - инструмент, применяемый многими людьми для устранения загрязнений и налета из межзубных пространств. С течением времени произошло развитие зубной нити от простого шелкового волокна без покрытия к нейлоновому волокну без покрытия и далее к различного типа волокнам с покрытием и без покрытия. Нанесение на зубную нить покрытий может быть целесообразным по многим причинам, включая повышение прочности волокна, добавления к нему абразивного материала, усиливающего чистящий эффект нити, и уменьшение трения между волокном и зубами, что облегчает использование нити. То есть нанесение покрытия придает зубной нити много дополнительных преимуществ, но при этом достичь равномерного нанесения покрытия на зубную нить достаточно сложно.
Вплоть до настоящего времени количество покрытия, наносимого на зубную нить, остается исключительно неравномерным и непостоянным. Часто вес покрытия на зубной нити может изменяться в пределах до 50% вдоль длины зубной нити. Вследствие такой крайней степени неравномерности производители зубных нитей считают, что нет смысла вкладывать дальнейшие средства в совершенствование их производства, так как достаточно стабильных характеристик нити все равно получить не удастся. Подобным образом производители считают, что зубная нить является неудобным носителем материалов, которые требуют точной дозировки или хотя бы дозировки с небольшими отклонениями, например, активных веществ. Некоторые типы активных веществ, используемые в стоматологии, подлежат контролю со стороны Управления Продуктов и Лекарств (FDA), и для того, чтобы заявить о том или ином эффекте активного вещества, содержащемся в продукте, согласно правилам Управления должна быть обеспечена его дозировка, которая безопасна, эффективна и не выходит за пределы установленных диапазонов. Предпринятые до настоящего времени попытки дозировки активных веществ для ухода за полостью рта на зубной нити показали, что в данного типа продуктах отклонения их количеств выходят за пределы, допускаемые Управлением, в результате чего их терапевтический эффект не может быть заявлен как достоверный или вообще не может быть заявлен.
Одна из причин, по которой количество покрытия на зубной нити является очень неравномерным, связана с теми способами, которые используются в настоящее время для нанесения покрытия на зубную нить. Так, например, одним из используемых в настоящее время способов нанесения покрытия на зубную нить является способ погружения. При данном способе валик с канавкой подхватывает материал покрытия из кюветы, а зубная нить протягивается через канавку, содержащую покрытие. При протяжке зубная нить полностью погружается в канавку и полностью покрывается материалом покрытия. Поскольку материал покрытия, с которым приводится в контакт нить, имеется в огромном избытке, количество материала покрытия, переходящее на нить, является неконтролируемым. В результате количество покрытия, нанесенного на единицу длины зубной нити, при таком способе может варьировать по длине нити в пределах ±45…55%.
Еще одним устройством, применяемым в настоящее время для нанесения покрытий на зубную нить, является валик с ракельным ножом. При данном способе валик подхватывает материал покрытия из кюветы. Покрытие находится на поверхности валика, и его излишек снимается ножом, установленным на таком расстоянии от поверхности валика, которое обеспечивает требуемую толщину материала покрытия на валике. Зубная нить обегает вокруг поверхности валика, и по всей ее ширине на нее наносится покрытие, которое она подхватывает с поверхности валика. Несмотря на то, что при данном способе используется нож для удаления избытка покрытия с поверхности валика до требуемой толщины слоя покрытия на валике, на валике все равно остается сильно избыточное количество материала покрытия. Дополнительной причиной неравномерности нанесения покрытия на зубную нить при данном способе является то, что количество наносимого покрытия на единицу длины нити будет зависеть от ширины нити. Количество покрытия, нанесенного на единицу длины зубной нити, при таком способе также может варьировать по длине нити в пределах ±45…55%.
2
2
Еще одной причиной, по которой попытки равномерного нанесения покрытия на зубную нить до настоящего времени остаются неудачными, являются большие отклонения в ширине зубной нити. Несмотря на то, что зубная нить, как правило, имеет достаточно малую толщину, в среднем примерно 2 мм, применяемые способы ее изготовления дают значительные отклонения толщины. Так, отклонения толщины зубной нити по ее длине могут составлять до 35%. То есть некоторые участки нити могут быть достаточно широкими, а некоторые - достаточно узкими. При протяжке более широкого участка зубной нити через канаку или по поверхности валика с материалом покрытия зубная нить подхватит большее количество покрытия, чем такой же длины более узкий участок, протягиваемый через ту же канавку или по той же поверхности валика, по меньшей мере частично из-за того, что площадь поверхности данных участков нити различна. Так, например, моноволоконная зубная нить прямоугольного сечения и номинальной ширины 1,95 мм может иметь фактическую ширину, допускаемую техническими условиями ее производства, от 1,2 до 2,7 мм. Площадь поверхности одного дюйма длины нити при номинальной ширине составляет 0,08 дюйм. При требуемом количестве наносимого покрытия, составляющем 450 мкг на дюйм длины нити, суммарный вес покрытия на 18 дюймах длины нити должен составлять 0,0081 г.На участке нити шириной 1,2 мм площадь поверхности дюйма длины составляет 0,5 дюйм, а удельный вес покрытия составит 0,0050 г/(18 дюймов), или 61% от номинального, то есть отклонение веса составит примерно -38%. На участке нити шириной 2,7 мм площадь поверхности дюйма длины составляет 0,11 дюйм, а удельный вес покрытия составит 0,0112 г/(18 дюймов) или 138% от номинального, то есть отклонение веса составит примерно +38%. Отклонение фактического значения величины от номинального может быть рассчитано по формуле:
% отклонения = ((фактическое значение - требуемое значение)/требуемое значение)×100.
Поэтому существует потребность в зубной нити, обладающей меньшими отклонениями количества покрытия, и в способах изготовления такой нити.
Сущность изобретения
Предлагается зубная нить, содержащая волокнистую основу с покрытием, и при этом разность между сухим весом покрытия на первом участке волокнистой основы и сухим весом покрытия на втором участке волокнистой основы составляет 30% или менее.
Предлагается также способ изготовления зубной нити, содержащий этапы: обеспечения волокнистой основы, имеющей первый участок и второй участок; и нанесения покрытия, содержащего активный компонент, на поверхность волокнистой основы, и при этом разность между сухим весом покрытия на первом участке волокнистой основы и сухим весом покрытия на втором участке волокнистой основы составит 30% или менее.
Краткое описание чертежей
Фиг.1. Аксонометрический вид зубной нити с покрытием в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения.
Фиг.2. Аксонометрический вид зубной нити с покрытием в соответствии с еще одним из воплощений настоящего изобретения.
Фиг.3. Аксонометрический вид зубной нити с покрытием в соответствии с еще одним из воплощений настоящего изобретения.
Фиг.4. Аксонометрический вид зубной нити с покрытием в соответствии с еще одним из воплощений настоящего изобретения.
Фиг.5. Схема способа изготовления зубной нити в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.6. Схема способа изготовления зубной нити в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.7. Увеличенный вид сопла, используемого в настоящем изобретении.
Фиг.8. Увеличенный вид сопла, используемого в настоящем изобретении.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение позволяет уменьшить отклонения в количестве покрытия, наносимого на волокнистую основу при изготовлении зубной нити, что позволит производителям зубной нити, после внедрения настоящего изобретения в массовое производство зубной нити с малыми отклонениями количества вокрытия, претендовать на терапевтический эффект лекарств, содержащихся в покрытии. Кроме того, изобретение позволит обеспечить большую равномерность и предсказуемость прочих характеристик зубной нити, таких как, например, интенсивность запаха и себестоимость. Зубная нить в соответствии с настоящим изобретением содержит тонкую волокнистую основу, имеющую свойства (прочность, размеры, безопасность), позволящие использовать ее в ротовой полости для удаления с зубов остатков пиши и налета. Нить вставляют между зубами и скребут ей по боковым поверхностям зубов, особенно в непосредственной близости к деснам. Волокнистая основа зубной нити в соответствии с настоящим изобретением может представлять собой отдельное волокно или пряжу из множества волокон, при этом волокна могут быть отдельными четко различимыми волокнами, волокнами, частично или полностью скрепленными друг с другом, или сочетаниями таких волокон.
Способы нанесения покрытия на волокнистую основу, а также способы изготовления волокнистой основы вносят вклад в неравномерность покрытия. Изобретателями было обнаружено, что путем управления количеством покрытия, наносимого на волокнистую основу, можно получить нить с более равномерным количеством покрытия. А именно путем управления количеством покрытия, наносимого на волокнистую основу можно достичь дозировки покрытия на волокнистую основу, которая будет независима от ширины волокнистой основы. Так, например, можно добиться того, что при нанесении 2 мг покрытия на волокнистую основу длиной 1 дюйм и шириной 3 мм и на волокнистую основу длиной 1 дюйм шириной 1,5 мм, на 1 дюйме длины обоих участков нити будет находиться ровно 2 мг покрытия. На более широком участке нити покрытие может быть немного тоньше, но суммарное количество покрытия на единицу длины нити в обоих случаях будет в сущности одинаковым. За счет этого оба фактора, ведущих к неравномерности количества покрытия при существующем уровне техники: (1) погружение нити в материал покрытия и (2) отклонения ширины нити - в соответствии с настоящим изобретением сводятся к минимуму или полностью устраняются.
Один из способов, позволяющих снизить отклонения в количестве покрытия, наносимого на волокнистую основу за счет управления количеством наносимого покрытия, основан на дозировке. В одном из воплощений дозировка осуществляется за счет использования насоса с положительным вытеснением. Насосами с положительным вытеснением называются насосы, в которых текучая среда перекачивается путем захвата фиксированного количества текучей среды и ее последующего выпуска из насоса. Примеры насосов с положительным вытеснением включают, но не ограничиваются ими: шестеренчатые насосы, диафрагменные насосы, лопастные насосы, планетарные насосы, поршневые насосы, винтовые насосы, перистальтические насосы и их сочетания. Насосы положительного вытеснения позволяют задать количество покрытия, подаваемого на единицу длины волокнистой основы, в результате чего любой заданный отрезок волокнистой основы получит одно и то же количество покрытия (в пределах допустимы отклонений технологии производства).
Как показано на фиг.1-3, покрытие может быть протяженным вдоль длины волокнистой основы в сущности непрерывным образом, проходя, например, через один или более участков основы. Так, например, волокнистая основа 2 на фиг.1 имеет первый участок А и второй участок В. Как показано на данном чертеже, покрытие может покрывать всю поверхность волокнистой основы 2. В других воплощениях покрытие 1 может быть нанесено в виде полосы, покрывающей только часть поверхности волокнистой основы 2, как это показано на фиг.2. В одном из воплощений полоса имеет в сущности постоянную ширину. В одном из воплощений полоса локализована в области центральной продольной оси волокнистой основы. Покрытие 1 может быть также нанесено на волокнистую основу 2 в виде множества полос, как показано на фиг.3. Покрытие может быть нанесено и в виде других форм, например, точками (фиг.4), прерывистыми линиями, зигзагами и т.д. В некоторых воплощениях покрытие может быть нанесено на волокнистую основу на более, чем одной ее поверхности. До нанесения на нее покрытия в соответствии с настоящим изобретением, волокнистая основа может не иметь покрытия или на нее уже может быть нанесено другое покрытие.
В виду вышесказанного, в одном из воплощений настоящего изобретения предлагается зубная нить, содержащая волокнистую основу с покрытием, и при этом разница в сухом весе покрытия на двух или более участках, например разность между сухим весом покрытия на первом участке волокнистой основы и сухим весом покрытия на втором участке волокнистой основы составляет 30% или менее. В других воплощениях разность между сухим весом покрытия на первом участке и сухим весом покрытия на втором участке может составлять примерно 25%, 20%, 15%, 12%, 10%, 8%, 6%, 4%, 2%, 1% или менее. Кроме того, в некоторых воплощениях покрытие может содержать активный ингредиент, и разность между дозировкой активного компонента на первом участке волокнистой основы и дозировкой активного компонента на втором участке волокнистой основы составляет примерно 30%, 25%, 20%, 15%, 12%, 10%, 8%, 6%, 4%, 2%, 1% или менее. В некоторых воплощениях упомянутые один или более участков имеют в сущности одинаковую длину, например в некоторых воплощениях первый и второй участки имеют длину примерно 5 см каждый, в других воплощениях они имеют длину 2,5 см каждый, и еще в некоторых воплощениях первый и второй участки имеют длину примерно 1 см каждый.
Волокнистая основа в виде одиночного волокна может иметь поперечное сечение любой подходящей формы, например круглой или прямоугольной. Кроме того, волокно может быть многокомпонентным волокном, например двухкомпонентным волокном, трехкомпонентным волокном и так далее. Как показано на фиг.1, волокнистая основа 2, имеющая прямоугольное поперечное сечение, содержит две основные расположенные друг напротив друга поверхности, протяженные вдоль ее ширины (W), и две неосновные поверхности, расположенные друг напротив друга и протяженные вдоль ее высоты (Н). Волокнистая основа может иметь любую высоту и любую ширину, подходящие для ее использования в качестве зубной нити. В целом ширина волокнистой основы составляет от примерно 0,7 мм до примерно 3,5 мм. В различных воплощениях ширина волокнистой основы может составлять от примерно 1,0 мм до примерно 3,0 мм; от примерно 1,5 мм до примерно 2,5 мм; или от примерно 1,75 мм до примерно 2,25 мм. Высота волокнистой основы в различных воплощениях может составлять от примерно 0,05 мм до примерно 1 мм и в некоторых воплощениях - от примерно 0,1 мм до примерно 0,5 мм.
Волокно или многоволоконная пряжа нити могут быть изготовлены из любого материала, подходящего для использования в полости рта. Некоторые наиболее часто используемые полимеры, из которых могут быть изготовлены волокна для использования в полости рта, включают, например, политетрафторэтилен (ПТФЭ), нейлон, полиэфир-блок-амиды, полипропилен, полиэтилен, полиэтилен сверхвысокого молекулярного веса и их сочетания. В некоторых воплощениях волокна могут содержать вспененный политетрафторэтилен или подобные ему материалы. Могут также использоваться сочетания таких материалов при условии, что из них может быть получена зубная нить, обладающая достаточной прочностью и устойчивостью к растрепыванию.
Может также использоваться многоволоконная пряжа, полученная способом воздушного спутывания отдельных волокон. Сопла для воздушного спутывания волокон такой пряжи могут быть расположены на расстоянии от примерно 1,25 см до примерно 5,2 см друг от друга, и в некоторых воплощениях - от примерно 2 см до примерно 3 см друг от друга.
Волокно может иметь любой подходящий показатель денье. Данный показатель представляет собой массу единицы длины волокна и влияет на прочность волокнистой основы на растяжение. В целом, показатель денье волокнистой основы для изготовления зубной нити может составлять от примерно 800 г/9000 м до примерно 2700 г/9000 м. В некоторых воплощениях показатель денье составляет от примерно 850 г/9000 м до примерно 1600 г/9000 м, или от примерно 860 г/9000 м до примерно 1200 г/9000 м, или от примерно 1000 г/9000 м до примерно 1200 г/9000 м.
Покрытие может быть нанесено на волокнистую основу с помощью одного или более способов в соответствии с настоящим изобретением. В одном из воплощений, которое показано на фиг.5, устройство для нанесения покрытия на волокнистую основу включает подающий валик 10, блок 20 нанесения покрытия, блок 40 сушки и приемный валик 50. На подающем валике 10 находится волокнистая основа 2, на которую требуется нанести покрытие. Подающий валик 10 может быть приводимым в движение (то есть потребляющим мощность) или свободно вращающимся. Назначение подающего валика 10 заключается в том, что на него может быть установлена большая катушка 12 волокнистой основы 2, и катушка 12 разматывается с требуемой скоростью для подачи размотанной волокнистой основы 2 на следующие этапы нанесения покрытия. Подающий валик 10 может быть оборудован механизмом регулировки натяжения, обеспечивающим равномерное и без перепадов натяжение волокнистой основы 2. В некоторых воплощениях подающий валик 10 является ведомым и оборудован тормозом, и с его помощью волокнистая основа может подаваться с катушки со скоростью от примерно 100 до 300 м/мин. Подающий валик 10 может быть расположен таким образом, что самая широкая часть волокнистой основы 2 будет открыта для сопла для нанесения покрытия.
Подающий валик 10 может быть связан с приемным валиком 50 таким образом, что между двумя валиками 10 и 50 будет поддерживаться в сущности равномерное натяжение. В некоторых воплощениях максимальное натяжение между подающим валиком и приемным валиком не должно превышать прочности на разрыв волокнистой основы, на которую наносится покрытие. Максимальное натяжение должно измеряться на участке между последней точкой контакта основы с элементами устройства и приемным валиком. В одном из воплощений максимальное натяжение между подающим валиком и приемным валиком составляет 400 сН (санти-Ньютон). Кроме максимального натяжения должно также поддерживаться некоторое минимальное натяжение, чтобы не было провисания волокнистой основы ни на каком компоненте устройства. В некоторых воплощениях минимальное натяжение, которое должно соблюдаться во избежание касания основой элементов оборудования, например дна блока сушки, может составлять от примерно 100 сН до примерно 350 сН. В некоторых воплощениях минимальное натяжение может составлять от примерно 200 сН до примерно 300 сН. Одним из факторов, влияющих на оптимальное натяжение нити, является скорость потока воздуха в печи, что вызывает вибрацию основы. Как правило, чем выше скорость потока воздуха в печи, тем большим должно быть натяжение нити.
С подающего валика 10 волокнистая основа 2 поступает на блок 20 нанесения покрытия (фиг.5). Как показано на фиг.6, блок 20 нанесения покрытия, который в данном воплощении представляет собой дозирующий насос в сборе, связан по текучей среде с подающим бункером 35, в котором хранится жидкое покрытие. Подающий бункер 35 может быть подогреваемым и/или быть оборудованным системой перемешивания/взбалтывания. Подающий бункер 35 связан по текучей среде с дозирующим насосом 30 блока 20 нанесения покрытия. В некоторых воплощениях подающий бункер 35 может быть сосудом объемом 300 л, который, если жидкое покрытие является эмульсией, перемешивает жидкое покрытие для обеспечения гомогенности эмульсии. Скорость перемешивания зависит от конкретного жидкого покрытия, но в целом она должна быть такой, чтобы поддерживалась гомогенность покрытия в течение времени, за которое жидкое покрытие вытекает из бункера для нанесения его на волокнистую основу 2. В некоторых воплощениях используется по меньшей мере одно рабочее колесо турбинного типа с косым расположением лопастей диаметром 15 дюймов при диаметре бака 23 дюйма (отношение 0,64), вращающееся со скоростью 48 об/мин. Температура покрытия поддерживается постоянной для обеспечения постоянной вязкости жидкого покрытия, подаваемого на блок 20 нанесения покрытия.
На дне подающего бункера 35 установлен подающий насос 36, перекачивающий жидкое покрытие на блок 20 нанесения покрытия. Подающий насос 36 может быть любых подходящих размеров и формы, которые обеспечивают выполнение им своей единственной функции - перекачки жидкого покрытия на вход 37 дозирующего насоса в сборе. В некоторых воплощениях подающий насос 36 имеет производительность примерно 0,08 г/мин и поддерживает напор примерно 2-3 атм. Подающий насос 36 обеспечивает бесперебойную подачу материала покрытия к дозирующему насосу 30 в в составе блока 20 нанесения покрытия.
3
3
Дозирующий насос в сборе содержит три основных компонента. Первым компонентом является дозирующий насос 30, который может быть насосом положительного вытеснения. Насос положительного вытеснения обеспечивает непрерывный и равномерный поток материала. В некоторых воплощениях дозирующий насос может быть планетарным насосом с 12 выходными патрубками, через которые подается одинаковый объем материала из расчета примерно 0,6 см на один 1 оборот вращения крыльчатки в минуту. В некоторых воплощениях дозирующий насос может быть одношестеренчатым насосом с одним выходом, через который подается 0,125 см материала на один 1 оборот вращения крыльчатки в минуту. Производительность дозирующего насоса задается, исходя из требуемого количества материала покрытия, подаваемого на волокнистую основу, и скорости движения волокнистой основы на линии. Дозирующий насос 30 может быть подключен к коллектору 32. В некоторых воплощениях коллектор 32 используется для направления потока жидкого покрытия из дозирующего насоса 30 к одному или более соплам 25. В некоторых воплощениях коллектор служит резервуаром для подачи жидкости от подающего насоса к дозирующему насосу, который в таком случае подключен непосредственно к соплу. В некоторых воплощениях давление в коллекторе поддерживается на уровне от примерно 0,5 атм до примерно 1,5 атм. Максимальное давление в коллекторе должно быть меньше, чем давление срабатывания перепускного клапана дозирующего насоса, так как в противном случае покрытие будет дозироваться за счет давления, а не за счет дозирующего насоса.
Дозирующий насос 30 может использоваться для дозировки количества покрытия, наносимого на волокнистую основу 2. Дозирующий насос 30 управляет количеством покрытия, наносимого на заданную длину волокнистой основы, за счет того, что он нагнетает только лишь требуемый объем покрытия в один или более выпускных модулей 21, связанных по текучей среде с одним или более соплами 25, за единицу времени (что представляет собой производительность, обеспечиваемую насосом). За счет этого обеспечивается изготовление волокнистой основы с более равномерным покрытием. Жидкое покрытие, выходящее из дозирующего насоса 30, наносится затем на волокнистую основу 2 с помощью одного или более сопел 25. Сопло может содержать клапан управления потоком, например игольчатый клапан, который прекращает нанесение покрытия, когда под соплом нет волокнистой основы.
Дозирующий насос в сборе может обеспечивать нанесение покрытия на одну волокнистую основу или на несколько волокнистых основ одновременно. При одновременном нанесении покрытия на несколько волокнистых основ каждая из них проходит по своей дорожке дозирующего насоса в сборе. Каждая дорожка может также иметь свой собственный дозирующий насос 30 или может использоваться один многоструйный дозирующий насос, например планетарный насос, дозирующий покрытие несколькими потоками с идентичным расходом.
3
3
Как упоминалось выше, производительностью дозирующего насоса называется количество покрытия, вытесняемое насосом за единицу времени. Количество покрытия, наносимого на единицу длины волокнистой основы, прямо зависит от производительности, с которой материал покрытия выталкивается из дозирующего насоса. Так, например, при подаче дозирующим насосом материала покрытия с производительностью 26,043 см/мин на волокнистую основу, подаваемую со скоростью 300 м/мин, будет получено влажное покрытие основы с весом примерно 2250 мкг/дюйм. В другом примере при подаче дозирующим насосом материала покрытия с производительностью 7,9 см/мин на волокнистую основу, подаваемую со скоростью 300 м/мин, будет получено влажное покрытие основы с весом примерно 682 мкг/дюйм.
Производительность, которая должна быть задана для дозирующего насоса, задается в зависимости от ряда факторов. Данные факторы включают, например, требуемый вес покрытия на единицу длины нити, вязкость покрытия, скорость движения волокнистой основы под соплом, производительность насоса в пересчете на 1 об/мин, температуру покрытия, размеры сопла, через которое наносится покрытие, противодавление на дозирующем насосе, и степень сдвигового перемешивания покрытия, обеспечиваемого насосом.
Вес покрытия (в гравиметрическом смысле) является мерой количества покрытия, наносимого на единицу длины волокнистой основы. Вес покрытия может быть измерен для влажного покрытия (сразу после его нанесения и до окончательной обработки) или для сухого покрытия (после окончательной обработки основы, что может включать сушку, а может и не включать). Одним из способов измерения веса покрытия, нанесенного на волокнистую основу, является метод выжигания. При данном способе волокнистую основу с покрытием помещают в печь с температурой 300°С на 15 минут. (В зависимости от конкретного материала основы может использоваться другая температура печи, исключающая возгорание волокнистой основы, или может использоваться метод добавленного веса, который описан ниже.) Через 15 минут волокнистую основу извлекают из печи и взвешивают (определяют окончательный вес). После этого определяют вес покрытия как разность между начальным весом образца основы (веса с покрытием) и окончательного веса образца. Полученную разность умножают на соответствующие коэффициенты пересчета в зависимости, например, от того, хотят ли получить вес покрытия в граммах на метр длины основы или в микрограммах на дюйм. Так, например, если исходный (суммарный) вес основы с покрытием составляет 1,0958 г/(6 метров), а окончательный вес составляет 0,7866 г/(6 метров), то удельный вес покрытия может быть рассчитан по формуле: (исходный вес - окончательный вес) × переводной коэффициент. В данном примере расчет дает (1,0958-7,866)×4233=1308,84 мкг/дюйм. Коэффициент пересчета из г/(6 метров) в мкг/дюйм равен 4233, и получен как 1000000/(6×39,37).
Вторым способом измерения веса покрытия является метод добавленного веса. В соответствии с данным методом измеряют показатель денье волокнистой основы 2 до нанесения на нее покрытия и затем суммарный вес волокнистой основы с нанесенным на нее покрытием по окончании ее изготовления. Разность полученных значений представляет собой вес покрытия. Метод добавленного веса может быть, например, использован для нейлоновой или политетрафторэтиленовой нити, однако указанные выше значения веса на единицу длины были получены для политетрафторэтиленовой нити способом выжигания. Удельный вес покрытия в целом прямо пропорционален производительности насоса, то есть чем выше производительность насоса, тем выше удельный вес получаемого покрытия на единицу длины нити.
Еще одним параметром, который влияет на количество покрытия, наносимого на волокнистую основу, является скорость линии, то есть линейная скорость движения волокнистой основы при ее прохождении через блок нанесения покрытия. Волокнистая основа может проходить над, под или сбоку от выходного отверстия блока нанесения покрытия, в зависимости от его конструкции. В большинстве случаев волокнистая основа проходит под выходным отверстием блока нанесения покрытия. Скорость движения основы на линии в целом задается и управляется параметрами вращения подающего и приемного валиков. Зная расход материала покрытия на выходе из насоса в сочетании со скоростью движения основы на линии, можно определить количество покрытия, наносимого на волокнистую основу.
3
3
3
В отличие от прямой пропорциональной зависимости между производительностью дозирующего насоса и весом получаемого покрытия, зависимость между весом покрытия и скоростью движения основы на линии в целом является обратно пропорциональной. То есть при повышении скорости движения основы на линии и при постоянной производительности насоса будет получен меньший вес покрытия на волокнистой основе. Так, например, при скорости линии 300 м/мин и производительности дозирующего насоса 26,04 см/мин будет получено покрытие весом 2250 мкг/дюйм. При повышении скорости линии до 400 м/мин при той же производительности дозирующего насоса 26,04 см/мин будет получено покрытие весом 1690 мкг/дюйм. И, наоборот, при понижении скорости линии до 200 м/мин при той же производительности дозирующего насоса 26,04 см/мин будет получено покрытие весом 3374 мкг/дюйм.
Кроме того, на работу дозирующего насоса влияет вязкость покрытия. Повышение вязкости покрытия приведет к уменьшению количества жидкого покрытия, перекачиваемого насосом при той же его производительности, и поэтому для достижения того же веса покрытия производительность дозирующего насоса должна быть увеличена.
Как можно видеть из сказанного выше, существует множество факторов, влияющих на получаемый конечный продукт. Все данные факторы должны учитываться при изготовлении зубных нитей и соответственно для получения требуемых характеристик продукта должны быть заданы соответствующие параметры процесса ее изготовления.
Как показано на фиг.6, жидкое покрытие подается из подающего бункера 35 через дозирующий насос 30 на сопло 25, которое выпускает дозированное количество покрытия на волокнистую основу 2. В некоторых воплощениях размер сопла 25 подбирается таким образом, чтобы покрытие не стекало с волокнистой основы 2. Сопло 25 может быть соплом любого типа, подходящего для нанесения покрытия на волокнистую основу, например щелевым соплом. Прочие примеры подходящих сопел включают смещенное сопло, сопло распылительного типа, струйное сопло и экструдирующее сопло.
Как показано на фиг.7 и 8, форма покрытия, наносимого на волокнистую основу 2 через сопло 25, будет различной в зависимости от типа сопла 25 и угла 22 выхода основы после сопла. Так, например, при использовании щелевого сопла, и если угол 22 выхода равен 0°, то есть волокнистая основа выходит из сопла горизонтально, или больше 0° (фиг.7), то покрытие будет нанесено по всей ширине волокнистой основы. В одном из воплощений угол выхода положителен и составляет от примерно 0° до примерно 10°. Если же угол выхода меньше 0° (фиг.8), то щелевое сопло нанесет покрытие в виде полосы и покроет только часть волокнистой основы, которая проходит под щелевым соплом. В некоторых воплощениях отрицательный угол выхода составляет от примерно -1° до примерно -10°. С другой стороны, некоторые виды сопел обеспечивают нанесение покрытия в одной и той же форме независимо от угла выхода. Так, например, смещенное сопло обеспечивает нанесение покрытия в виде полосы независимо от угла выхода.
Как показано на фиг.5, после нанесения жидкого покрытия на волокнистую основу 2 полученная волокнистая основа 2 с покрытием может поступать в сушильный блок 40 для сушки жидкого покрытия. Сушильный блок может использоваться для удаления из жидкого покрытия избытка растворителя. Растворителем, присутствующем в жидком материале покрытия, могут быть, например, вода, спирт и прочие материалы. Примеры сушильных систем, которые могут использоваться в соответствии с настоящим изобретением, включают конвекционные, микроволновые, радиочастотные печи, косвенное нагревание, нагревание средами со сверхкритическими параметрами, естественную сушку на воздухе и их сочетания. Задаваемые рабочие параметры сушильного блока могут быть различными в зависимости от требуемых свойств зубной нити, например, от процентного содержания в ней растворителя. В некоторых воплощениях сушильный блок может быть конвекционной печью с температурой от примерно 35°С до примерно 70°С и потоком воздуха через волокнистую основу от примерно 10 до примерно 100 кубических футов в минуту, и время прохождения основы через нее может составлять от примерно 1 с до примерно 4 с. В других воплощениях температура в конвекционной печи может составлять от примерно 45°С до примерно 65°С или от примерно 50°С до примерно 60°С, поток воздуха в ней может составлять от примерно 20 фут/мин до примерно 35 фут/мин, или от примерно 25 фут/мин до примерно 30 фут/мин, и время прохождения основы через нее может составлять от примерно 1 с до примерно 4 с. В качестве альтернативы, если покрытие не требует сушки, оно может подвергаться охлаждению (например, покрытие в виде нагретого воска) или отверждаться каким-либо другим способом. В качестве альтернативы, если, например, после сушки покрытие имеет температуру выше температуры кристаллизации, оно может быть подвергнуто охлаждению до температуры ниже температуры кристаллизации. В некоторых воплощениях изобретения волокнистая основа с нанесенным на нее жидким покрытием подвергается нагреванию в сушильном блоке, содержащем печь, в которой имеются первая зона нагрева и вторая зона нагрева; при этом в первой зоне нагрева средняя температура выше, чем во второй зоне нагрева. В одном из воплощений такой двухзонной печи длиной 9 м волокнистая основа подвергается нагреванию в первой зоне длиной 4,5 м, а затем во второй зоне длиной 4,5 м. Скорость подачи основы составляет 200 м/мин. Температура в первой зоне нагрева составляет от примерно 140°С до примерно 155°С, и после первой зоны нагрева основа охлаждается во второй зоне нагрева, температура в которой составляет от примерно 10°С до примерно 20°С, и поток воздуха при этом составляет от примерно 20 фут/мин до примерно 35 фут/мин.
Как показано на фиг.5, после сушки, охлаждения и прочих дополнительных этапов обработки волокнистая основа 2 с покрытием подается на приемный валик 50. На нем волокнистая основа 2 с покрытием сматывается в большие бобины для последующей обработки. Это может осуществляться, например, способами прецизионной крестовой намотки, параллельной намотки и прочими.
Покрытие может содержать один или более составов, которые могут использоваться в ротовой полости, например, натуральные воски, искусственные воски, обеспечивающие возможность захвата волокнистой основы пальцами, натуральные и искусственные ароматизаторы, придающие зубной нити приятный вкус и аромат, эмульгаторы, делающие возможным смешение ароматизаторов с восковой фракцией, искусственные подсластители, придающие нити сладковатый аромат, и прочие вспомогательные вещества, используемые в составах для ухода за полостью рта, придающие те или иные дополнительные свойства покрытию, например, повышающие или уменьшающие его вязкость, придающие цвет или непрозрачность, или технологически необходимые для этапов сушки или охлаждения.
Покрытие может также содержать один или более активных ингредиентов, таких как, например, антикариесные вещества, антимикробные вещества, противовоспалительные вещества, противоэрозионные вещества, вещества против образования пятен, вещества, уменьшающие чувствительность зубов, вещества против образования зубного камня, отбеливающие вещества, увлажняющие вещества, вещества, освежающие дыхание и их сочетания. Один из примеров антикариесных веществ включает источник фторид-иона. Примеры подходящих источников фторид-ионов описаны в патентах США 3,535,421 (Briner с соавторами) и 3678154 (Widder с соавторами). Типичные источники фторид-ионов включают фторид олова, фторид натрия, фторид калия, фторид аммония, монофторофосфат натрия, фторид индия и многие другие.
Одними из примеров антимикробных веществ являются соединения четвертичного аммония, такие как бромид додецил триметил аммония, домифен бромид, N-тетрадецил-4-этил пиридиний хлорид, бромид додецил диметил (2-феноксиэтил) аммония, хлорид бензил диметоилстеарил аммония, цетилпиридиний хлорид, кватернизированный 5-амино-1,3-бис(2-этил-гексил)-5-метилгексагидропиримидин, хлорид бензалкония, хлорид бензетония и хлорид метил бензетония. Настоящее изобретение может также включать прочие антимикробные вещества, например некатионные антимикробные вещества, такие как галогенированные дифенил-эфиры, фенольные соединения, включая фенол и его гомологи, моно- и полиалкильные и ароматические галофенолы, резорцинол и его производные, ксилит, бис-фенольные соединения и галогенированные салицилцианилиды, сложные эфиры бензойной кислоты и галогенированные карбанилиды.
2
2
2
7
4
2
7
4
2
7
Еще одним типом активных ингредиентов являются вещества против образования зубного камня. Примерами веществ против образования зубного камня являются полифосфаты. Полифосфаты содержат два или более фосфатных блоков. Примерами веществ против образования зубного камня на основе полифосфатов являются соли-пирофосфаты, как источники пирофосфат-иона. Соли-пирофосфаты, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают, например, пирофосфаты, содержащие один, два или четыре атома щелочных металлов, и их сочетания, например, динатрий дигидропирофосфат (NaHPO), кислый пирофосфат натрия, тетранатрий пирофосфат (NaPO) и тетракалий пирофосфат (КРO), в гидратированных и не гидратированных формах. В составах в соответствии с настоящим изобретением соль-пирофосфат может присутствовать в одной из трех форм: преимущественно в растворенном виде, преимущественно в нерастворенном виде или в сочетании растворенной и нерастворенной форм.
Еще одним примером активного ингредиента является отбеливающее вещество. Отбеливающими считаются вещества, повышающие белизну зубов. Примеры отбеливающих веществ включают пероксиды, пербораты, перкарбонаты, пероксикислоты, персульфаты и их сочетания. Подходящие пероксидные соединения включают, например, пероксид водорода, пероксид мочевины, пероксид кальция, пероксид натрия, пероксид цинка и их сочетания.
Еще одним примером активного ингредиента является вещество, уменьшающее неприятный запах при выдыхании. Такие вещества предназначены для уменьшения неприятного запаха при выдыхании. Примеры веществ, уменьшающих неприятный запах, включают соли меди и карбонильные соединения, такие, как, например, аскорбиновая кислота, [3-оксо-L-гулофуранолактон; цис-жасмонат[3-метил-2-(2-пентенил-2-циклопентенон]; 2,5-диметил-4-гидрокси-3(2Н)-фуранон; 5-этил-3-гидрокси-4-метил-2(5Н)-фуранон; ваниллин[4-гидрокси-3-метоксибензальдегид]; этил ваниллин; анисальдегид[4-метоксибензальдегид]; 3,4-метилендиоксибензальдегид; 3,4-диметоксибензальдегид; 4-гидроксибензальдегид; 2-метоксибензальдегид; бензальдегид; циннамальдегид[3-фенил-2-пропенал]; гексил циннамальдегид; α-метил циннамальдегид; орто-метокси циннамальдегид и их сочетания. И хотя теоретически это не обязательно, считается, что подобные вещества для уменьшения неприятного запаха при выдыхании функционируют как ловушки, реагируя с тиолами и сульфидами, содержащимися в выдыхаемом воздухе, с образованием менее дурно пахнущих соединений.
Прочие активные ингредиенты включают прочие вещества, которые могут систематически вводиться в организм через ротовую полость.
Примеры
В приведенных ниже примерах исследовали различные образцы зубных нитей на постоянство веса нанесенного на них покрытия.
Пример 1 - Щелевой способ нанесения покрытия
3
Нить из политетрафторэтилена прямоугольного сечения с номинальной шириной 1,95 мм пропускали под блоком нанесения покрытия со щелевым соплом с линейной скоростью 300 м/мин и отрицательным углом выхода нити за соплом, составлявшим -3,5°. В устройстве для нанесения покрытия был установлен дозирующий насос шестеренчатого типа производительностью 6 см/(об/мин). В бункер щелевого устройства для нанесения покрытия помещали состав покрытия, содержавший воду, гуммиарабик, пчелиный воск, искусственный подсластитель, активный ингредиент и ароматизатор. Дозирующий насос устанавливали на подачу состава в количестве 13,65 г/мин. Для конвекционной печи устанавливали рабочую температуру 150°F и подачу воздуха в объеме 40 фут/мин на политетрафторэтиленовую нить в течение 2,5 с, что позволяло получить покрытие с остаточным содержанием влаги 5%. При этом номинальный вес покрытия должен был составлять 2312 мкг/дюйм для влажного покрытия и 1850 мкг/дюйм для сухого покрытия (при высушивании покрытия до остаточного содержания влаги 5%).
Исследовали 30 образцов, вырезанных из различных партий нити длиной по меньшей мере 10000 м, изготовленных в течение по меньшей мере 30 дней. Результаты измерений дали следующие значения удельного веса покрытия.
Таблица 1
Вес сухого покрытия (остаточная влажность 5%), мкг/дюйм
Допустимое значение
1665,00-2035,00
Номинальное значение
1850,00
Образцы
1
1868,0
2
1845,2
3
1866,8
4
1846,0
5
1827,2
6
1846,8
7
1867,1
8
1861,5
9
1898,3
10
1804,9
11
1851,0
12
1856,6
13
1853,7
14
1856,9
15
1863,8
16
1861,7
17
1845,0
18
1844,8
19
1818,4
20
1838,1
21
1827,1
22
1867,4
23
1877,4
24
1822,8
25
1839,3
26
1861,4
27
1836,0
28
1870,1
29
1828,0
30
1819,5
Среднее значение
1849,03
Среднеквадратичное отклонение
20,45
Cpk по верхнему пределу
1,515
Cpk по нижнему пределу
1,500
Cpk*
1,500
*Cpk рассчитывается по формуле: Cpk=min[(USL-µ)/3σ), (µ-LSL)/3σ)], где: USL - допустимый верхний предел, LSL - нижний допустимый предел, µ - среднее значение, σ - среднеквадратичное отклонение. Желательно, чтобы значение Cpk было больше 1,33.
Результаты, приведенные в Таблице 1, показывают, что способы, предлагаемые в настоящем изобретении, позволяют нанести на зубную нить достаточно постоянное количество покрытия. Измерения веса покрытия для 30 образцов политетрафторэтиленовой нити, из которых каждый был взят из разных партий изготовления нити, но с использованием одного и того же способа, описанного выше, показали, что между образцами существуют достаточно малые отклонения. Так, среднеквадратичное отклонение составило 20,45 мкг/дюйм или примерно 1% от среднего значения, и соответственно можно ожидать, что 99,8% зубной нити будет характеризоваться отклонением веса покрытия в пределах ±5% от среднего. Результаты показывают также, что требуемый номинальный вес покрытия 1850 мкг/дюйм был достигнут, так как средний вес для 30 образцов составил 1849,03 мкг/дюйм. Данные результаты показывают, что способы в соответствии с настоящим изобретением позволяют нанести требуемое количество покрытия на зубную нить с минимальными отклонениями.
Пример 2 - Нанесение покрытия с помощью валика
Политетрафторэтиленовую нить прямоугольного сечения номинальной шириной 1,95 мм использовали также для нанесения покрытия с помощью валика. Использовали валик диаметром 12 дюймов, вращавшийся со скоростью 29 об/мин, под которым пробегала политетрафторэтиленовая нить со скоростью 300 футов/мин. Нож, установленный на расстоянии 0,17 тысячных долей дюйма от поверхности валика, снимал с него избыток покрытия. Нить касалась валика снизу, и угол касания составлял 90°. Затем политетрафторэтиленовая нить проходила через радиочастотную печку, где покрытие высушивалось до остаточного содержания влаги 5%. С помощью такой системы наносили то же покрытие, что и в примере 1, содержавшее воду, гуммиарабик, пчелиный воск, искусственный подсластитель, активный ингредиент и ароматизатор. Требуемый вес покрытия составлял 514 мкг/дюйм во влажном состоянии и примерно 415 мкг/дюйм в сухом состоянии (после сушки до остаточного содержания влаги 5%).
Исследовали 30 образцов, вырезанных из различных партий нити длиной по меньшей мере 10000 м, изготовленных в течение по меньшей мере 30 дней. Результаты измерений дали следующие значения удельного веса покрытия.
Таблица 2
Вес сухого покрытия (остаточная влажность 5%), мкг/дюйм
Допустимое значение
200-600
Номинальное значение
415
Образцы
1
472,4
2
399,7
3
468,7
4
402,3
5
342,3
6
404,9
7
469,8
8
451,8
9
569,3
10
271,0
11
418,3
12
436,0
13
426,9
14
437,1
15
459,0
16
452,4
17
399,0
18
398,5
19
314,1
20
377,0
21
341,9
22
470,6
23
502,4
24
328,1
25
380,7
26
451,5
27
370,3
28
479,4
29
344,7
30
317,6
Среднее значение
411,91
Среднеквадратичное отклонение
65,35
Cpk по верхнему пределу
0,959
Cpk по нижнему пределу
1,081
Cpk*
0,959
Результаты, приведенные в Таблице 2, показывают, что, в отличие от способа, предлагаемого в соответствии с настоящим изобретением и результаты которого приведены в Таблице 1, способ нанесения покрытия на политетрафторэтиленовую нить с помощью валика дает значительные отклонения веса покрытия между различными образцами. В целом образцы характеризовались среднеквадратичным отклонением 65,35 мкг/дюйм, что составляло 45% среднего значения (по сравнению с 1%) для способа в соответствии с настоящим изобретением - смотри Таблицу 1).
Данные результаты показывают, что настоящее изобретение обеспечивает более равномерное покрытие на зубной нити, чем способы, известные из уровня техники, такие, как нанесение покрытия с помощью валиков.
Размеры и их значения, содержащиеся в данном документе, не следует рассматривать как строго ограниченные в точности приведенными значениями. Напротив, если не оговорено особо, под приведенным значением понимается данное значение в точности и все значения, находящиеся в функционально эквивалентной его окрестности. Так, например, значение, обозначенное как 40 мм, следует рассматривать как «примерно 40 мм».
Все документы, на которые приводятся ссылки в настоящем описании, включая ссылки на иные патенты и заявки, включены в настоящую заявку посредством ссылки, если явно не оговорено, что они цитируются частично или с ограничениями. Цитирование какого-либо документа не означает признание того, что цитируемый документ должен быть включен в уровень техники по отношению к изобретению, изложенному в настоящей заявке, или что цитируемое изобретение само по себе или в сочетании с другим документом или другими документами объясняет, предлагает или описывает настоящее изобретение. Кроме того, если какое-либо значение или определение понятия в настоящем документе не совпадает со значением или определением данного понятия в документе, на который дается ссылка, следует руководствоваться значением или определением данного понятия, содержащимся в настоящем документе.
Несмотря на то, что в данном документе иллюстрируются и описываются конкретные воплощения настоящего изобретения, сведущим в данной области техники будет очевидно, что возможно внесение иных изменений и модификаций в рамках сущности и объема настоящего изобретения. С этой целью имелось в виду в прилагаемой формуле изобретения представить все возможные подобные изменения и модификации в объеме настоящего изобретения.