專利名稱：用于和用來制造鬃毛或齒間清潔器的單絲、以及由這種鬃毛制成的鬃毛制品和齒間清潔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來制造在機(jī)械力的作用下基本上可以沿軸向剖開的鬃毛或齒間清潔器的至少由兩股一起擠出的聚合物組成的具有減小的次級(jí)結(jié)合力的單絲。其次本發(fā)明涉及由這種單絲組成的鬃毛或齒間清潔器的制造方法和具有這種鬃毛的鬃毛制品和齒間清潔器。
用于任意種類的鬃毛制品，例如保養(yǎng)身體和牙齒用的刷子、家用刷子、工業(yè)用刷子、毛刷等等的鬃毛目前主要由聚合物制成，只要將聚合物熔液擠出成無端單絲，將單絲拉伸和在必要情況下進(jìn)行穩(wěn)定處理。然后由這種單絲通過切斷到希望的長度得到鬃毛。通常單絲象鬃毛一樣具有圓(柱)形橫截面。對(duì)于特殊的應(yīng)用目的也知道具有其他的例如橢圓形、多邊形橫截面的鬃毛。然后以相應(yīng)的輪廓擠出單絲。
在許多情況下希望，在使用的末端鬃毛采用一種纖維的、特別是細(xì)纖維的結(jié)構(gòu)。例如這適合于那種規(guī)定用來將介質(zhì)涂在表面上等等的鬃毛制品，例如毛刷。如果追求絨狀結(jié)構(gòu)，那么鬃毛必須是細(xì)纖維的。近來在牙科醫(yī)學(xué)方面流行這樣的看法，普通的牙刷鬃毛在其清潔作用方面有欠缺，因?yàn)樗贿M(jìn)入牙齒表面細(xì)小的縫隙中，而是在它上面滑過。對(duì)于齒間內(nèi)的清潔效果也一樣。
為了得到強(qiáng)烈的纖維結(jié)構(gòu)，已經(jīng)有人建議，由聚合物混合物擠出單絲。這里利用以下效應(yīng)，在單絲擠出和接著的拉伸時(shí)聚合物分子朝向單絲的縱向。沿縱向的初級(jí)結(jié)合力提供高的拉伸強(qiáng)度。其次分子朝向縱向帶來所希望的彎曲彈性。在只有一種聚合物組成的單絲中所謂的次級(jí)結(jié)合力、也就是垂直于分子延伸方向的力也非常大，足以防止單絲或鬃毛分散成纖維或劈開。相反在由兩種不同的、混和的聚合物組成的單絲中在拉伸時(shí)聚合物分子鏈之間形成滑動(dòng)區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)次級(jí)結(jié)合力減小。這種單絲或由它制成的鬃毛可以通過機(jī)械力的作用借助于刀具形的工具分散成纖維。由此形成的所謂旗形件(“flags”)具有非常不規(guī)則的形狀，不規(guī)則的橫截面和散成一縷縷的外殼面。較大束的這種鬃毛雖然達(dá)到長絨和良好吸收的結(jié)構(gòu)，但是旗形件具有不可掌握的強(qiáng)度性能。它容易扯斷、掉落或倒伏(umlegen)。因此這種分散成纖維的鬃毛不能令人滿意，對(duì)于許多應(yīng)用場(chǎng)合甚至不中用。由于衛(wèi)生方面的原因用在牙刷中是可以考慮的。
一種鬃毛(WO97/14830)的已知結(jié)構(gòu)具有同樣的缺點(diǎn)，它具有一個(gè)芯部和一個(gè)外殼，它們通過兩種不同的聚合物復(fù)合擠出制成。在鬃毛的使用末端上用機(jī)械或化學(xué)的方法將芯部材料去除，以便形成可以容納牙齒保養(yǎng)劑或顏料的加深凹坑。其次描述了旗形件(“flag”)的形成，它通過將外殼面材料分散成纖維狀—一般來說它突出于芯部—得到。這種分散成纖維以常用的方法借助于刀子進(jìn)行，因此導(dǎo)致同樣的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
因此特別是對(duì)于牙刷也已經(jīng)有人推薦一種鬃毛，它由許多類似于紡織纖維的細(xì)纖維和一個(gè)包圍纖維的外殼層組成(DE 9408268 U1)。同樣外殼層和纖維可以作為長絲復(fù)合擠出。在切斷成鬃毛長度以后鬃毛使用端處的外殼層通過機(jī)械加工或切割去除，使纖維外露一段短的長度。除了這種鬃毛制造成本高以外，它的應(yīng)用也是有限的。很大的缺點(diǎn)特別是在從纖維到外殼層的交接處彎曲特性發(fā)生跳躍性的改變。如果這種鬃毛用于涂刷工具，它會(huì)由于硬的交接部位導(dǎo)致表面損壞。對(duì)于這種鬃毛在牙刷方面的應(yīng)用它在牙齒和齒齦上的效果也是一樣的。此外，纖維實(shí)際上是彎曲松弛(biegeschlaff)的，使它不能或不能充分進(jìn)入較深的凹陷、齒間等等。在長時(shí)間受力的情況下外殼層邊緣的纖維也容易斷落。
齒間清潔器同樣可以由類似鬃毛的單絲構(gòu)成，但是在其表面上應(yīng)該形成紋理結(jié)構(gòu)。這例如通過植絨達(dá)到。
本發(fā)明的目的是，推薦一種至少由兩種共同擠出的聚合物組成的單絲，它適合于用來制造具有可以復(fù)現(xiàn)的強(qiáng)度性能和可以根據(jù)數(shù)量、形狀和尺寸確定的旗形件或切口的有切口鬃毛或齒間清潔器。其次本發(fā)明應(yīng)該推薦一種用來制造由這種單絲組成的鬃毛或齒間清潔器的方法。
按本發(fā)明一種實(shí)現(xiàn)這一目的的單絲其特征在于它具有帶有基本上沿軸向分布的邊界層的按有規(guī)律的幾何排列的至少兩種聚合物，在邊界層內(nèi)存在減小的次級(jí)結(jié)合力。
擠出試驗(yàn)表明，至少兩種不同的聚合物可以這樣地?cái)D出，使得在聚合物之間形成平面界面，在界面內(nèi)次級(jí)結(jié)合力大大減小。通過邊界層的幾何形狀可以預(yù)先確定，例如用于齒間清潔器的單絲或者由單線通過切斷制成的鬃毛用什么方法通過機(jī)械力的作用切口或劈開。正好形成具有由擠出物的幾何形狀確定的輪廓的切口或旗形件。因?yàn)檫吔鐚友貑谓z的縱向延伸，每一個(gè)旗形件在其整個(gè)長度上具有相同的形狀和同樣的橫截面。因此所有旗形件也具有相同的強(qiáng)度性能、特別是相同的彎曲特性和拉伸強(qiáng)度。但是也可以通過相應(yīng)地設(shè)計(jì)幾何形狀產(chǎn)生具有不同橫截面的旗形件。因?yàn)閱谓z或鬃毛在機(jī)械力作用下僅僅地和正好在邊界層上形成切口或劈開，旗形件在相應(yīng)的橫截面形狀時(shí)在相互面對(duì)面的表面上會(huì)形成有利于清潔效果的棱。因此這樣劈開的鬃毛在其外殼面上也比普通的鬃毛有效。由于完全相等的形狀鬃毛不會(huì)過份地劈開。在一束扎緊的這種鬃毛中每根鬃毛重新占有單絲一樣的形狀，旗形件只有通過軸向或徑向壓力才能充分發(fā)揮作用。由此可以很好地容納介質(zhì)，并在涂刷時(shí)通過按壓重新釋放出來。
在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中設(shè)想，單絲具有一個(gè)由確定鬃毛或齒間清潔器物理和化學(xué)性能的聚合物組成的基體，第二種聚合物以薄層的形式填入基體內(nèi)，其中第二種聚合物本身可以構(gòu)成具有減小的次級(jí)結(jié)合力的邊界層。
用這種方法可以制造這樣的鬃毛，其旗形件具有普通鬃毛的有利性能。另一方面在劈開時(shí)不形成細(xì)小顆粒，或者只形成少量的、使鬃毛不必經(jīng)受大范圍的清洗程序。得到確定地分成旗形件的鬃毛或確定地切口的用于齒間清潔器的單絲，其中可以避免進(jìn)一步的劈開或切口。
基體、還有薄層聚合物可以是一種共聚物或聚合物混合物。如果薄層含有基體聚合物的成分，那么便最佳地達(dá)到上述優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下聚合物或鬃毛在力的作用下在最薄弱的部位，也就是大致在薄層的中心扯開，但是由于在形成的相鄰旗形件處相應(yīng)于基體的聚合物的成分剩余層的附著能力足夠大，足以避免形成細(xì)小顆粒。
薄層最好具有幾個(gè)μm的厚度。實(shí)際的擠出試驗(yàn)表明，這種薄層可以與基體聚合物復(fù)合擠出。
在薄層內(nèi)兩種聚合物可以按大致相同的份量存在。
具體的幾何結(jié)構(gòu)由鬃毛或齒間清潔器希望的性能確定。例如薄層可以在基體內(nèi)一直伸展到單絲周邊處，使單絲可以用較小的作用力切開或劈分。
也可以不這樣，而是使薄層在基體內(nèi)終止于離單絲周邊一定距離處。在這種情況下需要略大一些的作用力，但是這里有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即使在棱邊區(qū)域所形成的旗形件也由基體材料組成，也就是說具有與鬃毛或旗形件的外殼面相同的耐磨性。
在必要情況下單絲的基體可以具有第三種、填入基體的聚合物，它主要用來影響所形成的旗形件的強(qiáng)度性能。
象通常情況下的鬃毛一樣，單絲可以是圓形的，但是也可以具有不同于圓形的橫截面。這里特別需要提到多邊形橫截面，它在其清潔效果方面比圓形橫截面更有效。
在這種情況下薄層可以終止于多邊形橫截面的角，使得形成具有小于90°的棱角的比較銳利的棱邊。
此外薄層也可以終止多邊形橫截面的平面，這時(shí)可以實(shí)現(xiàn)具有在90°范圍內(nèi)的棱角的棱邊。
在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中基體由聚酰胺組成，薄層由聚烯烴、特別是聚丙烯或聚乙烯組成。這種材料配對(duì)在邊界面上具有足夠大的次級(jí)結(jié)合力，以防止在鬃毛加工和使用期間早期撕裂或分開。但是在較強(qiáng)的和預(yù)定的力的作用下聚合物結(jié)合被撕開。
按本發(fā)明的用來制造由上面所述的單絲組成的鬃毛的方法按照本發(fā)明其特征在于至少兩種聚合物復(fù)合擠出成為單絲，單絲進(jìn)行拉伸和必要情況下穩(wěn)定處理，單絲切斷成所希望的鬃毛長度，鬃毛在其使用末端通過機(jī)械力的作用沿邊界層垂直于鬃毛軸線切開到有限的長度。不管是制造鬃毛還是齒間清潔器的另一種方法可以這樣進(jìn)行，將至少兩種聚合物復(fù)合擠出成單絲，擠出后將單絲拉伸，在必要情況下進(jìn)行穩(wěn)定處理，并通過機(jī)械力的作用沿邊界層垂直于單絲軸線在局部開口到有限的長度。通過按本發(fā)明的方法在單絲外殼面上可以形成裂縫形的切口，它可以用來容納介質(zhì)。在牙刷或齒間清潔器的情況下考慮用它來容納特別是牙齒保養(yǎng)劑或牙齒藥物或抗菌制劑。此外單絲齒間清潔器通過切口在外殼面上得到加大的粗糙度。
由上述單絲可以制造任意長度的齒間清潔器。當(dāng)然同樣的措施也可以在從單絲上切斷下來的鬃毛上進(jìn)行。這里切口位置和切口的伸展長度可以和鬃毛的長度相匹配，以便不是避免鬃毛末端開裂，就是按需要促使劈開。例如只能鬃毛末端劈開。其次做在外殼面上的切口在旗形件用廢以后可以用于鬃毛的繼續(xù)劈開。根據(jù)填入的層的類型和數(shù)量的不同在鬃毛使用末端上形成相應(yīng)數(shù)量的旗形件。
在將單絲加工成任意長的齒間清潔器的情況下按照本方法的一種方案設(shè)想，在機(jī)械力作用期間或以后將單絲沿軸向鐓粗。由此縱向切口區(qū)域或以切口為邊界的單絲外殼面上的小筋向外脹起。
機(jī)械力最好作用在單絲或鬃毛的大部分圓周上，以便保證聚合物的全部邊界層受力。
單絲切口或鬃毛劈開最好通過沖擊力進(jìn)行。但是也可以作用搓揉力或扭轉(zhuǎn)力。這些力可以在鬃毛固定在刷子的鬃毛載體上之前或以后作用在裁剪好的鬃毛上，或者也可以同時(shí)作用在一組鬃毛、例如鬃毛束上。
鬃毛在其使用末端處最好倒圓。這可以在劈開前和/或后進(jìn)行。在本方法的另一種優(yōu)選的方案中劈開后形成的許多末端設(shè)有光學(xué)顯示其可使用長度的標(biāo)記。從而使使用者得到信息，在鬃毛用完直到標(biāo)記處以后，使用性能會(huì)突然改變，因?yàn)榇撕髸?huì)出現(xiàn)整個(gè)鬃毛橫截面彎曲強(qiáng)度高得多的效果。劈開的末端變得越來越短，也會(huì)更容易由此造成機(jī)械損傷。如果牽涉到牙刷、身體保養(yǎng)刷等等，那么特別應(yīng)該提供這種標(biāo)記。
下面借助于附圖中所表示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以說明。圖中表示

圖1至圖5 單絲的不同橫截面；圖6 帶有壁開的、使用末端的鬃毛的視圖；圖7 帶有有切口的外殼面的鬃毛或齒間清潔器的視圖；圖8 單絲橫截面的另一種方案；和圖9 一種略作改變的結(jié)構(gòu)的齒間清潔器的視圖。
按圖1的單絲1具有圓形橫截面，并由至少兩種聚合物通過復(fù)合擠出制成。它由一種由確定鬃毛性能的聚合物組成的基體2和以一定幾何形狀(在這種情況下是十字形)填入的、由另一種聚合物或含有基體2的聚合物的混合物組成的薄層3組成。在薄層3或者與基體2的邊界面的區(qū)域內(nèi)次級(jí)結(jié)合力、也就是垂直于單絲縱向的結(jié)合力大大減小。在所示實(shí)施例中薄層3終止于單絲的外殼表面4。但是它也可以終止于離外殼面很小的距離處。
特別是考慮聚酰胺(PA)作為基體2的聚合物，而薄層3例如由PA/PP或PA/PE聚合物混合物組成。
在按圖2的實(shí)施例中薄層3以三條臂的星形填入基體2，而圖3表示具有多邊形，也就是說三角形橫截面的單絲1。在這個(gè)實(shí)施例中填入的，這里也是從中心向外延伸的薄層終止于多邊形的角。當(dāng)然它也可以不是終止于角上而是在角之間的平面上。
在按圖4的實(shí)施例中還可以以這樣的方式與單絲1的基體2一起擠出許多可能的聚合物中的另一種聚合物，使它完全埋入基體內(nèi)。例如可以牽涉到一種長絲形結(jié)構(gòu)5，它在生產(chǎn)鬃毛和鬃毛劈開或切口后影響所形成的旗形件的彎曲性能和強(qiáng)度。
圖5表示一種扁平的矩形單絲1，其中薄層3柵形鋪放，使得可以由單絲產(chǎn)生許多基本上矩形的旗形件。最后圖8表示一種單絲橫截面，其中基體2由四個(gè)具有扇形橫截面的相同的外圍部分和一個(gè)中間的芯部組成，它們通過相應(yīng)地分布的薄層3隔開。
圖6中示意表示一根鬃毛6，它由例如按圖2的單絲通過切斷制成，并通過機(jī)械力的作用在其使用端劈開，使得形成單個(gè)旗形件7，其形狀相當(dāng)于單絲構(gòu)成基體2的區(qū)域的形狀。形成與由薄層3將基體2分隔所形成的分區(qū)數(shù)量一樣多的旗形件。旗形件的使用長度例如可以通過圖6中所示的橫線作出視覺標(biāo)記。
在按圖7的實(shí)施例中在單絲的外殼面上按均勻的間隔，或者在裁剪好的鬃毛時(shí)在離使用端一定距離處作用機(jī)械力。通過薄層的厚度和力的大小和/或它使用的頻度/頻率可以達(dá)到，單絲或鬃毛6的外殼面僅僅在局部有限的長度上裂開，并形成開口8、9和10。這些切口大致齊平，也就是說在由薄層3所形成的區(qū)域內(nèi)。在這種結(jié)構(gòu)時(shí)在形成旗形件的情況下在鬃毛末端撕開切口。在鬃毛逐步磨損時(shí)不斷地重新形成旗形件。
按圖7的單絲可以以任意長度用作齒間清潔器(牙線“floss”)，其中切口可以容納牙齒保養(yǎng)劑、抗菌劑或殺菌劑。其次對(duì)于齒間清潔器建議，軸向鐓粗單絲，如圖9所示，使得以切口為邊界的小筋從基體聚合物中向外拱起。
基體2或者構(gòu)成它的聚合物在各個(gè)以薄層為邊界的橫截面部分可以是不同顏色的。
權(quán)利要求
1.用來制造鬃毛或齒間清潔器的、至少由兩種共同擠出的聚合物組成的、具有減小的次級(jí)結(jié)合力的單絲，它通過機(jī)械力的作用可以基本上沿軸線方向切開，其特征在于單絲具有至少兩種在幾何方面有規(guī)律布置的帶有基本上沿軸向分布的邊界層的復(fù)合擠出的聚合物，在邊界層內(nèi)具有減小的次級(jí)結(jié)合力。
2.按權(quán)利要求1的單絲，其特征在于單絲具有一種由決定鬃毛或齒間清潔器物理化學(xué)性能的聚合物組成的基體，第二種聚合物以薄層的形式填入基體內(nèi)。
3.按權(quán)利要求2的單絲，其特征在于基體聚合物是一種共聚物或聚合物混合物。
4.按權(quán)利要求2或3的單絲，其特征在于薄層的聚合物是一種共聚物或聚合物混合物。
5.按權(quán)利要求2的單絲，其特征在于薄層的聚合物減小次級(jí)結(jié)合力。
6.按權(quán)利要求1或2的單絲，其特征在于薄層含有基體聚合物的成份。
7.按權(quán)利要求6的單絲，其特征在于兩種聚合物在薄層內(nèi)按大致相同的份量存在。
8.按權(quán)利要求1至7之任一項(xiàng)的單絲，其特征在于薄層具有幾個(gè)μm的厚度。
9.按權(quán)利要求1至8之任一項(xiàng)的單絲，其特征在于薄層在基體內(nèi)一直伸展到單絲的邊緣。
10.按權(quán)利要求1至8之任一項(xiàng)的單絲，其特征在于薄層在基體內(nèi)終止于離單絲邊緣一定距離處。
11.按權(quán)利要求1至10之任一項(xiàng)的單絲，其特征在于單絲的基體具有第三種填入基體內(nèi)的聚合物。
12.按權(quán)利要求1至11之任一項(xiàng)的單絲，其特征在于基體和薄層的聚合物是不同色的。
13.按權(quán)利要求1至12之任一項(xiàng)的單絲，其特征在于單絲具有不同于圓形的橫截面。
14.按權(quán)利要求13的單絲，其特征在于單絲具有多邊形橫截面。
15.按權(quán)利要求14的單絲，其特征在于薄層終止于多邊形橫截面的角。
16.按權(quán)利要求14的單絲，其特征在于薄層終止于多邊形橫截面的面。
17.按權(quán)利要求1至16之任一項(xiàng)的單絲，其特征在于基體由聚酰胺組成，薄層含有聚烯烴。
18.用來制造由按權(quán)利要求1至17之任一項(xiàng)的單絲組成的鬃毛的方法，其特征在于至少兩種聚合物復(fù)合擠出成單絲，將單絲拉伸，必要情況下進(jìn)行穩(wěn)定處理，接著切斷成所希望的鬃毛長度，最后鬃毛在其使用端通過機(jī)械力的作用沿邊界層垂直于鬃毛軸線劈開至有限的長度。
19.用來制造由按權(quán)利要求1至17之任一項(xiàng)的單絲組成的鬃毛或齒間清潔器的方法，其特征在于至少兩種聚合物復(fù)合擠出成單絲，將單絲拉伸，必要情況下進(jìn)行穩(wěn)定處理，并通過機(jī)械力的作用沿邊界層垂直于單絲軸線方向在局部切口至有限的長度。
20.按權(quán)利要求19的方法，其特征在于單絲在受機(jī)械力作用期間或以后沿軸線方向鐓粗。
21.按權(quán)利要求18至20之任一項(xiàng)的方法，其特征在于機(jī)械力至少作用在單絲或鬃毛的大部分圓周上。
22.按權(quán)利要求18至21之任一項(xiàng)的方法，其特征在于單絲或鬃毛通過沖擊力切口或劈開。
23.按權(quán)利要求18至21之任一項(xiàng)的方法，其特征在于單絲或鬃毛通過搓揉力切口或劈開。
24.按權(quán)利要求18至21之任一項(xiàng)的方法，其特征在于單絲或鬃毛通過扭轉(zhuǎn)力切口或劈開。
25.按權(quán)利要求18至24之任一項(xiàng)的方法，其特征在于鬃毛在劈開前在其使用端處倒圓。
26.按權(quán)利要求18至25之任一項(xiàng)的方法，其特征在于鬃毛在劈開以后在其使用端處倒圓。
27.按權(quán)利要求18至26之任一項(xiàng)的方法，其特征在于鬃毛設(shè)有視覺上的顯示鬃毛在劈開以后所得到的許多旗形件的可使用長度的標(biāo)記。
28.由鬃毛載體和固定在它上面的鬃毛組成的鬃毛制品，其特征在于至少部分鬃毛由按權(quán)利要求1至17之任一項(xiàng)的單絲按照權(quán)利要求18至27之任一項(xiàng)的方法制成。
29.按權(quán)利要求28的鬃毛制品，其特征在于劈開的鬃毛的許多末端具有顯示其可使用長度的標(biāo)記。
30.由按權(quán)利要求1至17之任一項(xiàng)的單絲按照權(quán)利要求19或20的方法制成的齒間清潔器形式的鬃毛制品，其特征在于齒間清潔器在其圓周上按均勻的間距切口。
31.按權(quán)利要求30的鬃毛制品，其特征在于齒間清潔器在切口區(qū)域通過鐓粗脹起。
全文摘要
在具有減小的次級(jí)結(jié)合力的、至少由兩種復(fù)合擠出的聚合物組成的、用來制造鬃毛或齒間清潔器的、可以通過機(jī)械力的作用基本上沿軸線方向切開的單絲中為了得到確定的切口或旗形件這樣地進(jìn)行,使單絲具有兩種在幾何方面有規(guī)律布置的帶有基本上沿軸向分布的邊界層的聚合物,在邊界層內(nèi)存在減小的次級(jí)結(jié)合力。
文檔編號(hào)A46D1/00GK1278309SQ98810857
公開日2000年12月27日 申請(qǐng)日期1998年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月5日
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