СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБНОЙ ЩЕТКИ СО ЩЕТИНКАМИ ИГОЛЬЧАТОЙ ФОРМЫ И ЗУБНАЯ ЩЕТКА, ИЗГОТОВЛЕННАЯ ЭТИМ СПОСОБОМ
METHOD OF MAKING TOOTH BRUSH WITH NEEDLE-SHAPED BRISTLES AND TOOTH BRUSH, MADE USING SAID METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к способам изготовления зубных щеток со щетинками игольчатой формы и к зубным щеткам, изготавливаемым этими способами, и, в частности, к способу заострения щетинок, посаженных в зубную щетку, и к зубной щетке, изготовленной этим способом.
Уровень техники
Согласно обычным способам изготовления зубных щеток с заостренными щетинками пучок щетинок, каждая из которых имеет кончик диаметром от 0,16 до 0,2 мм, обрезают до заданной длины. Затем кончики щетинок гидролизуют щелочным или сильнокислым реагентом, таким образом заостряя щетинки. Затем щетинки промывают в воде и высушивают. После этого щетинки сгибают пополам и с помощью анкеров заделывают в отверстиях, выполненных в головке корпуса зубной щетки.
Однако в последнее время производство зубных щеток пошло в направлении использования посадки щетинок по различным схемам. Кроме того, ввиду увеличения пучка щетинок в размерах крепить щетинки с помощью анкеров стало затруднительно.
Известно три способа изготовления безанкерных зубных щеток.
Согласно первому способу, применяемому немецкой компанией Coronet Co., Ltd., щетинки сажают в пресс-форму, после чего в эту пресс-форму впрыскивают смолу, таким образом соединяя щетинки и корпус в единое целое.
Согласно второму способу, применяемому американской компанией Oral-B, щетинки вставляют в пластинку, после чего пластинку со щетинками помещают в пресс-форму. Затем в пресс-форму впрыскивают смолу, таким образом закрепляя щетинки на корпусе зубной щетки.
Согласно третьему способу, применяемому бельгийской компанией Boucherie, которая использует собранные в пучок щетинки заданной длины, в отличие от других компаний, которые в качестве щетинок используют намотанную нить, щетинки сажают в выполненную из пластмассы вставку головки зубной щетки, после чего эту вставку устанавливают в выполненное под нее посадочное место в головке корпуса зубной щетки. Затем вставку головки зубной щетки крепят в корпусе зубной щетки с помощью ультразвуковых волн.
Вышеупомянутые способы позволяют надежно крепить щетинки к корпусу зубной щетки без анкера. Однако при этом используется весьма дорогостоящее оборудование, а производительность сравнительно низка. Кроме того, поскольку пресс-форма, машина для посадки щетинок и литьевая машина объединены друг с другом, изменить схему посадки щетинок очень трудно.
Вместе с тем зубные щетки, изготавливаемые вышеупомянутыми способами, позволяют реализовывать различные схемы посадки щетинок. Это придает зубным щеткам превосходный внешний вид. К тому же схему посадки щетинок можно свободно разработать с таким расчетом, чтобы приспособить ее к строению зубов любого рода. Поэтому зубные щетки, изготавливаемые вышеупомянутыми способами, пользуются популярностью среди потребителей.
Для реализации в зубных щетках, изготавливаемых вышеупомянутыми способами, различных схем посадки щетинок, необходимо, чтобы объем пучка щетинок был большим. В результате заострение щетинок методом традиционного механического шлифования становится невозможным. Хорошо известно, что если щетинки заострить (придать им конусность), то их гибкость увеличивается, что при чистке зубов защищает десна пользователя от повреждений, и возрастает проникающая способность щетинок, что повышает эффективность чистки зубов.
По этим причинам в случае безанкерной зубной щетки щетинки вместо заострения щетинок используют щетинки из сравнительно гибкого нейлона, например нейлона-6,10 и нейлона-6,12, преодолевая таким образом вышеупомянутые проблемы. Однако нейлоновая щетинка обладает недостаточной долговечностью и водостойкостью по сравнению со щетинкой из полиэфира. К тому же, поскольку незаостренные щетинки обладают плохой проникающей способностью, эффективность чистки зубов снижается. Щетинки же, выполненные из сложного полиэфира, в такой щетке невозможно использовать из-за их чрезмерно высокой жесткости.
По этой причине заострение щетинок тем или иным методом необходимо даже при изготовлении зубных щеток с различными схемами посадки щетинок. Существуют следующие способы заострения щетинок. Первым является описанный выше способ (i), в котором пучок щетинок обрезают до заданной длины и затем концы щетинок гидролизуют щелочным или сильнокислым реагентом, таким образом заостряя щетинки. После этого щетинки промывают в воде и сушат. Затем высушенные щетинки сгибают пополам и сажают (заделывают) в корпус зубной щетки с помощью анкеров. Вторым является способ (ii), в котором щетинки заостряют механически, например шлифованием, после выполнения процесса посадки (заделки) щетинок. Третьим является способ (iii), в котором щетинки предварительно заостряют способом (i), а затем подвергают механической обработке способом (ii).
Недостатком способа (ii) является то, что ввиду сравнительно небольшой длины заостренных частей щетинок щетинки обладают недостаточной гибкостью. С другой стороны, достоинства способа (iii) состоят в разрешении проблем способа (ii) и снижении производственных затрат. Этот способ был предложен в патенте KR 261658, заявка на который была подана авторами настоящего изобретения. Однако применение этого способа ограничено зубными щетками, изготавливаемыми с использованием пучка щетинок, обрезанных до заданной длины. Иначе говоря, этот способ неприменим к случаю с использованием намотанной нити.
Кроме того, в патенте JP 3022762 предложен способ, согласно которому после крепления щетинок в корпусе зубной щетки с помощью анкеров, изготовленных из металла, в частности алюминия, щетинки погружают в щелочной реагент, выдерживая их почти до того момента, как начнут растворяться сердцевинки щетинок, таким образом заостряя концы щетинок.
Однако этот способ имеет тот недостаток, что поскольку в процессе погружения щетинок щелочной реагент проникает к анкерам за счет капиллярных явлений, может произойти нежелательное растворение анкеров. Если анкеры растворятся, посаженные в корпус щетинки могут выпасть из корпуса зубной щетки. Кроме того, в случае массового производства, поскольку реакция алюминиевых анкеров с щелочью сопровождается выделением водорода, существует вероятность взрыва этого газа ввиду наличия тепла в колбе. Даже при замене материала анкеров на латунь, что стало популярным решением, такое растворение может иметь место, так как цинк, добавляемый в латунь для повышения ее жесткости, вступает в реакцию с щелочным реагентом.
По этой причине изделие, изготавливаемое этим способом, так и достигло стадии серийного производства. По соображениям экономической эффективности в серийное производство были запущены только те изделия, что изготавливаются способом, согласно которому оба конца собранных в пучок щетинок, обрезанных до заданной длины, заостряют с использованием химического реагента, после чего сгибают пополам и с помощью анкеров заделывают (сажают) в корпуса зубных щеток.
Кроме того, в случае зубной щетки, изготавливаемой с применением вышеупомянутого способа заострения щетинок с помощью химического реагента после заделки щетинок, каждая щетинка зубной щетки имеет форму бутылки, как показано на фиг.1. Поэтому, строго говоря, такую щетинку нельзя назвать щетинкой игольчатой формы. К тому же, такая щетинка не обладает и характеристиками щетинки игольчатой формы, в том числе превосходной проникающей способностью.
Причина того, что щетинка в результате растворяющего воздействия химического реагента приобретает форму бутылки, показанную на фиг.1, состоит в следующем. Поскольку в случае химической обработки пучка щетинок щетинки, собранные в количестве от сорока до пятидесяти тысяч в плотный пучок, служат средством охлаждения, химический реагент, проникая в верхние участки щетинок за счет капиллярных явлений, охлаждается. Поэтому химический реагент не может растворить верхние участки щетинок. Напротив, растворяются только концы щетинок, погруженные в химический реагент. Однако поскольку в случае химической обработки щетинок, посаженных в корпус зубной щетки, зазоры между посаженными щетинками больше, чем в случае обработки щетинок, собранных в пучок, а число посаженных щетинок меньше числа щетинок в пучке, посаженные щетинки не могут служить средством охлаждения. Поэтому химический реагент, который проникает в верхние участки посаженных щетинок за счет капиллярных явлений, не охлаждается, в результате чего верхние участки щетинок также растворяются химическим реагентом.
Кроме того, если щетинки, предварительно заостренные вышеупомянутым способом, шлифовать с помощью шлифовальной машины аналогично тому, как это предусмотрено способом (iii), то поскольку щетинки, верхние участки которых растворены, неэластичны, толщина кончиков щетинок становится неравномерной. Более того, после шлифования значительное число щетинок может согнуться, приобретя форму, показанную на фиг.2.
Между тем, недавно на рынок была выведена зубная щетка, в которой, как предложено в выложенной заявке KR 2002-0097188, щетинки посажены в форме горной вершины (горками), что повышает чистящую способность зубной щетки. Однако для расположения щетинок горками щетинки необходимо обрезать с помощью отрезной машины после посадки щетинок. Кроме того, щетинки подобной зубной щетки очень трудно заострять, используя вышеупомянутый обычный метод заострения.
Кроме того, обычным методам заострения щетинок свойствены общие проблемы, состоящие в том, что для их осуществления необходима машина для посадки щетинок, на которую устанавливается специальное дорогостоящее устройство, а также высококвалифицированный персонал.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
Соответственно, настоящее изобретение создавалось с учетом рассмотренных выше проблем, имеющих место в уровне техники, и преследовало цель создания зубной щетки с посадкой щетинок рядами, имеющими различную форму, и использованием заостренных щетинок. Другой задачей настоящего изобретения является создание зубной щетки, изготавливаемой простым способом. Еще одной задачей настоящего изобретения является создание зубной щетки, которая обладает превосходными водостойкостью и долговечностью, и щетинки которой легко проникают в промежутки между зубами.
Следующей задачей настоящего изобретения является разработка способа заострения (придания конусовидной формы) щетинок, посаженных в корпус зубной щетки. Следующей задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления зубной щетки, предусматривающего посадку заостренных щетинок с помощью обычной машины для посадки щетинок. Следующей задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления зубных щеток, позволяющего снизить процент брака. Следующей задачей настоящего изобретения является разработка способа заострения щетинок, обрезанных под заданную форму после посадки в корпус зубной щетки. И еще одной задачей настоящего изобретения является разработка зубной щетки со щетинками, кончики которых имеют равномерную толщину.
Техническое решение
Согласно одному варианту предлагаемого в изобретении способа изготовления зубной щетки концы щетинок, выполненных из сложного полиэфира и посаженных в корпус зубной щетки, предварительно, т.е. частично (неполностью), заостряют на концах механическим шлифованием, а завершают процесс заострения щетинок путем погружения предварительно заостренных щетинок в химический реагент.
Согласно другому варианту предлагаемого в изобретении способа изготовления зубной щетки концы щетинок, выполненных из сложного полиэфира, предварительно, т.е. частично (неполностью), заостряют путем механической обработки, а завершают процесс заострения щетинок путем посадки предварительно заостренных щетинок в корпус зубной щетки и погружения их в химический реагент.
Преимущества изобретения
Настоящее изобретение позволяет изготавливать зубные щетки с заостренными щетинками, используя простой производственный процесс. Кроме того, настоящее изобретение решает проблему с заострением посаженных щетинок щетинки известными методами. Далее, в случае посадки в корпус зубной щетки щетинок игольчатой формы с односторонним заострением достигается заметное повышение технологичности, поскольку отдельный процесс шлифования более коротких участков щетинок проводить не требуется. Настоящее изобретение также позволяет эффективно осуществлять посадку щетинок игольчатой формы без применения дорогостоящего оборудования.
Краткое описание чертежей
Осуществление изобретения рассмотрено ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид в плане, на котором изображена щетинка, подвергнутая обработке химическим реагентом без предварительного заострения,
на фиг.2 - вид в плане, на котором изображена щетинка, отшлифованная на шлифовальной машине после ее обработки химическим реагентом без предварительного заострения,
на фиг.3 - вид в плане обычной зубной щетки с посадкой щетинок горками,
на фиг.4 - вид в плане, на котором изображена заостренная с одной стороны щетинка, согнутая перед посадкой в зубную щетку,
на фиг.5 - вид в аксонометрии, на котором изображена обычная вставка головки зубной щетки, в которую сажают щетинки,
на фиг.6 - вид, на котором в увеличенном масштабе изображена щетинка, посаженная в зубную щетку, изготовленную предлагаемым в изобретении способом.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Далее следует подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.
При осуществлении настоящего изобретения в качестве материала щетинок зубной щетки используют сложный полиэфир, например полибутилентерефталат (ПБТ), полиэтилентерефталат (ПЭТ), политриметилентерефталат (ПТТ) и полипропилентерефталат (ППТ). Такие полиэфирные щетинки имеют лучшую водостойкость и долговечность, чем нейлоновые щетинки. Однако, если полиэфирные щетинки не заострить, они ввиду своей чрезмерно высокой жесткости не подходят для применения в зубных щетках.
В процессе шлифования, используемого при осуществлении настоящего изобретения, щетинки, посаженные в зубную щетку, обрезают до заданной длины и предварительно заостряют с помощью машины для окончательной размерной обработки. На этой стадии щетинки предварительно заостряют таким образом, чтобы толщина кончиков щетинок составляла от 0,06 до 0,12 мм, предпочтительно от 0,08 до 0,10 мм. Кроме того, щетинки предварительно заостряют таким образом, чтобы длина их заостренных частей составляла от 0,5 до 2,2 мм, предпочтительно от 1,0 до 2,0 мм.
Подобный процесс предварительного заострения завершают стиранием щетинок сетчатой бумагой, проходясь по щетинкам 220 или более раз, или шлифованием щетинок с помощью шлифовальной машины барабанного типа в течение 10-15 секунд.
Затем, когда предварительно заостренные щетинки погружают в кислотный или щелочной химический реагент, щетинки приобретают ту же форму, что получается при погружении пучка щетинок в химический реагент, но не форму бутылки, показанную на фиг.1. Кроме того, толщина кончиков щетинок становится относительно равномерной. При этом в случае щетинок, предварительно подвергнутых шлифованию, длительность погружения щетинок в химический реагент сокращается по сравнению со щетинками, не прошедшими такой обработки, на 30% или более. Кроме того, щетинки предпочтительно заострять с таким расчетом, чтобы толщина их кончиков составила от 0,01 до 0,03 мм, а длина заостренной части - от 4 до 9 мм.
Предлагаемый в изобретении способ подходит для производства безанкерных зубных щеток, но применим и к зубным щетками, имеющим анкеры. Однако для применения этого способа для изготовления зубных щеток с анкерами, материал анкеров следует заменить материалом с лучшей химической стойкостью. В качестве нескольких примеров материала с высокой химической стойкостью можно назвать никель, позолоченную латунь и пластмассу.
Предлагаемый в изобретении способ может быть применен при изготовлении зубной щетки со щетинками, которые посажены в форме горной вершины (горками), показанной на фиг.3, что делает их заострение обычными методами затруднительным. Согласно изобретению щетинки предварительно заостряют с помощью шлифовальной машины, а затем концы щетинок погружают в химический реагент таким же образом, как это предусматривают обычные методами. При этом погружение щетинок предпочтительно осуществлять таким образом, чтобы концы коротких щетинок также окунать в химический реагент. В случае щетинок, получаемых при осуществлении вышеупомянутых стадий, щетинки могут отличаться друг от друга значениями длины заостренной части, но значения толщины кончиков щетинок будут относительно равномерны.
Кроме того, предлагаемый в изобретении способ может быть применен при изготовлении зубной щетки со щетинками игольчатой формы с односторонним заострением. Щетинка игольчатой формы с односторонним заострением - это щетинка, один конец которой заострен, а другой - не заострен, и которая посажена в корпус зубной щетки после ее сгибания пополам. Обычно щетинку игольчатой формы с односторонним заострением сажают в корпус зубной щетки таким образом, чтобы заостренный конец был длиннее незаостренного конца на 2-4 мм (см. фиг.4). Преимущество зубной щетки, снабженной такими щетинками игольчатой формы с односторонним заострением, состоит в том, что она обладает как хорошей проникающей способностью, так и хорошей чистящей способностью.
Однако поскольку у зубной щетки, снабженной щетинками игольчатой формы с односторонним заострением, незаостренные участки щетинок могут травмировать десны пользователя, те части щетинок, которые не заостряются, до посадки щетинок в зубную щетку предпочтительно кратковременно погружать в химический реагент, закругляя концы щетинок.
При осуществлении изобретения обычные, незаостренные щетинки можно сажать в корпус зубной щетки таким образом, чтобы между более длинным участком и более коротким участком каждой щетинки существовала разница по высоте 2-4 мм. Затем более длинные и более короткие участки щетинок предварительно заостряют с помощью шлифовальной машины. Если впоследствии концы более длинных участков щетинок погрузить в химический реагент, то более длинные участки заостряются окончательно, а концы более коротких участков закругляются. Настоящее изобретение обеспечивает простоту изготовления зубной щетки как таковой.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением можно использовать в сочетании друг с другом обычные щетинки с кончиками различной толщины. В этом случае совместно используемые щетинки с кончиками различной толщины сажают в корпус зубной щетки и затем заостряют. В этом случае в зубной щетке сочетаются щетинки, имеющие кончики различной толщины и заостренные части разной длины.
В контексте настоящего изобретения выражение "после выполнения процесса посадки щетинок" имеет как значение "после того, как щетинки посажены в корпус зубной щетки", так и значение "после того, как щетинки посажены во вставку головки зубной щетки" (см. фиг.5). Поскольку в случае посадки щетинок во вставку головки зубной щетки используемая вставка меньше корпуса зубной щетки, эффективность процесса погружения щетинок в химический реагент возрастает.
Далее следует несколько примеров способов изготовления зубных щеток.
Пример 1
Щетинки, имеющие кончики толщиной 0,19 мм и выполненные из ПБТ, сажают в пресс-форму, установленную в машине для посадки щетинок и литья зубных щеток под давлением (наименование модели: AFT CNC) производства бельгийской компании Boucherie. Затем участки щетинок, выступающие в полость пресс-формы, подвергают термосвариванию, и в эту полость пресс-формы впрыскивают смолу, получая таким образом зубную щетку, корпус и щетинки которой соединены в единое целое.
Затем щетинки полученной зубной щетки обрезают до заданной высоты, или длины, с помощью машины для окончательной размерной обработки. После этого щетинки предварительно заостряют с помощью шлифовальной машины барабанного типа с выступами таким образом, чтобы толщина кончиков щетинок составляла 0,08 мм, а длина их заостренных частей - 1,5 мм. Полученную зубную щетку закрепляют в крепежной оправке, после чего щетинки погружают на 16 минут в колбу с 40%-ным раствором гидроокиси натрия, температуру которого поддерживают на уровне 120°С. Затем щетинки промывают в воде, подвергают нейтрализации и сушат, таким образом завершая технологический процесс заострения щетинок.
В результате толщина кончиков щетинок зубной щетки составляет от 0,01 до 0,02 мм. Длина заостренных частей щетинок составляет от 5 до 8 мм (см. фиг.6).
Пример 2
Перед процессом заострения щетинок, описанным в первом примере, щетинки обрезают таким образом, чтобы посаженные щетинки приобрели форму горной вершины, показанную на фиг.3.
Эти щетинки зубной щетки заостряют тем же способом, что и в первом примере. В результате толщина кончиков щетинок зубной щетки составляет от 0,01 до 0,05 мм. Длина заостренных частей щетинок составляет от 4 до 8 мм.
Пример 3
Щетинки, имеющие кончики толщиной 0,19 мм и выполненные из ПБТ, сажают в посадочные отверстия после сгибания их пополам. На этой стадии в каждое посадочное отверстие сажают двадцать шесть щетинок таким образом, чтобы между более длинным участком и более коротким участком каждой щетинки существовала разница по высоте 3-4 мм. После посадки щетинок их заостряют таким образом, чтобы более длинные участки и более короткие участки щетинок имели кончики толщиной 0,08 мм, а длина заостренных частей составляла 1,5 мм. После этого щетинки заостряют, слегка погружая более длинные участки щетинок в химический реагент на 15 минут. В результате толщина кончиков более длинных участков щетинок составляет от 0,01 до 0,02 мм. Длина заостренных частей более длинных участков щетинок составляет от 4 до 7 мм. Толщину кончиков более коротких участков щетинок поддерживают равной 0,08 мм.
Пример 4
Обычные (незаостренные) щетинки, имеющие кончики толщиной 0,203 мм и выполненные из ПБТ, предварительно заостряют с помощью шлифовальной машины до их посадки во вставку головки зубной щетки с помощью описанной в первом примере машины для посадки щетинок производства компании Boucherie, имеющей шлифовальную машину линейного действия (для линейного шлифования). Затем щетинки фиксируют во вставке головки зубной щетки термосвариванием. После того, как вставка головки зубной щетки с приваренными к ней щетинками, закреплена в крепежной оправке, щетинки погружают на 15 минут в колбу с 35%-ным раствором гидроокиси натрия, температуру которого поддерживают на уровне 125°С. Затем щетинки промывают в воде, подвергают нейтрализации и сушат, таким образом завершая процесс заострения щетинок. После этого вставку устанавливают в выполненное под нее посадочное место зубной щетки и затем крепят в зубной щетке с помощью ультразвуковых волн, получая таким образом готовую зубную щетку.
В результате толщина кончиков щетинок зубной щетки составляет от 0,01 до 0,02 мм. Длина заостренных частей щетинок составляет от 5 до 8 мм.
Пример 5
Обычные щетинки, имеющие кончики толщиной 0,18 мм и выполненные из ПБТ, сажают в круглую головку электрической зубной щетки таким образом, чтобы высота, или длина, щетинок составляла от 6 до 10 мм. Затем щетинки, посаженные в круглую головку, предварительно заостряют с помощью шлифовальной машины таким же образом, как это было описано в первом примере. Толщина кончиков предварительно заостренных щетинок составляет от 0,08 до 0,1 мм. Длина заостренных частей щетинок равна 1,5 мм.
Головку с посаженными в нее предварительно заостренными щетинками закрепляют в крепежной оправке, и погружают щетинки на 15 минут в колбу с 40%-ным раствором гидроокиси натрия, температуру которого поддерживают на уровне 110°С. Затем щетинки промывают в воде, подвергают нейтрализации и сушат, таким образом завершая процесс заострения щетинок.
Круглую головку с посаженными в нее заостренными щетинками присоединяют к рукояточной части электрической зубной щетки. Толщина кончиков щетинок составляет от 0,03 до 0,05 мм. Длина заостренных частей щетинок составляет от 3 до 4 мм.
Пример 6
В выполненную из пластмассы вставку головки зубной щетки сажают щетинки трех типов: с кончиками толщиной 0,152, 0,178 и 0,203 мм, причем щетинки выполнены из ПБТ и полиэфирного эластомера, смешанных в весовой пропорции 7:3. При этом щетинки с толщиной кончиков 0,152 мм сажают в центральную часть вставки головки. Щетинки с толщиной кончиков 0,178 мм сажают в промежуточную часть вставки головки. Щетинки с толщиной кончиков 0,203 мм сажают в краевую часть вставки головки.
Затем щетинки, посаженные во вставку головки, предварительно заостряют с помощью шлифовальной машины таким же образом, как это было описано в первом примере. В результате получают комбинацию щетинок с толщиной кончиков от 0,07 до 0,09 мм, щетинок с толщиной кончиков от 0,09 до 0,1 мм и щетинок с толщиной кончиков от 1,2 до 1,4 мм. Длина заостренных частей щетинок составляет от 1,5 до 2 мм. Затем вставку головки зубной щетки с посаженными в нее предварительно заостренными щетинками закрепляют в крепежной оправке, и погружают щетинки на 17 минут в колбу с 35%-ным раствором гидроокиси натрия, температуру которого поддерживают на уровне 115°С. После этого щетинки промывают в воде, подвергают нейтрализации и сушат. В результате получают зубную щетку с посаженными в нее щетинками, имеющими различную толщину кончиков, составляющую от 0,01 до 0,04 мм, и длину заостренной части, составляющую от 3 до 6 мм.