專利名稱：刷子制造的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造雙組分的、注射模制的個(gè)人清潔工具、特別是牙刷的制造方法。本發(fā)明尤其涉及一種改進(jìn)熱塑體與熱塑彈性體之間粘結(jié)，使得工具頸部或頭部的材料之間的柔性連接能夠承受重復(fù)的彎曲，而且不會(huì)損壞連接處的粘結(jié)。本發(fā)明還涉及在兩組成部分之間具有高水平粘結(jié)的注射模制、雙組分個(gè)人清潔工具。
背景技術(shù)：
人牙齒的外形為了洗刷口腔或牙齒的外側(cè)表面，要求牙刷的理想刷毛輪廓是凹陷的，為了洗刷舌頭或牙齒內(nèi)側(cè)表面，要求理想的刷毛輪廓是凸起的。然而，大多數(shù)刷子仍然是相當(dāng)剛硬、單件構(gòu)造和外形固定的。牙刷和類似的工具的本體一般由聚丙烯或類似的熱塑材料制成。
在許多刷子中，在手柄中采用諸如熱塑彈性體的第二彈性組分以有助于抓握或形成不同的外觀。雙組分刷子現(xiàn)在通常采用諸如在“Zahoransky的全自動(dòng)雙色模具”(Brossa出版社，1989年)中所描述的注射模制方法來制成。制造工藝通常包括采用能容納彈性體的空缺、制造熱塑本體的第一模制步驟。在第二步驟中，將彈性體注射到空缺中，在冷卻和固化時(shí)，空缺中的彈性體通常會(huì)局部機(jī)械固定，且還熔合到熱塑本體中。在手柄中，熱塑本體與彈性體之間的連接要求一般不高。
但是，已公開了一些刷子，它們采用一種連接，以使頭部能相對于手柄彎曲，例如在EP-A-371,293或EP-A-613,636中所描述的。在這些專利所描述的刷子中，柔性連接采用彈性體，以幫助或改進(jìn)撓性，彈性體與本體之間的連接將能承受更大的應(yīng)力。
WO92/17092、WO92/17093和WO96/02165公開了具有彈性可彎曲的、支承刷毛的頭部的牙刷，在某些實(shí)施例中的頭部為兩段或多段的形式，它們彼此可彈性彎曲地相連。各分段之間的空隙全部或部分地填入彈性體。在這種結(jié)構(gòu)的刷子中，彈性體與本體之間的粘結(jié)可承受在頻繁使用中重復(fù)施加的大的應(yīng)力。但是，上述文件中都沒有描述怎樣在這兩種材料之間實(shí)現(xiàn)能夠經(jīng)受重復(fù)使用的結(jié)實(shí)連接。
目前令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，將彈性體注射溫度提高到通常采用的190℃-210℃范圍之上，彈性體與刷子本體之間的熔合強(qiáng)度能夠得到相當(dāng)大的改進(jìn)，且不使彈性體受熱損壞。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造注射模制、雙組分的個(gè)人清潔工具的工藝，該工具能彈性地彎曲，且經(jīng)久耐用。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種注射模制、雙組分的個(gè)人清潔工具，其塑料本體與彈性體之間的熔合強(qiáng)度有了提高。
發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種在一個(gè)人清潔工具的手柄或頭部形成可彈性彎曲的連接的工藝，該工具包括一具有兩端部的手柄和在手柄一端的頭部，該頭部包括一清潔裝置，該工藝包括如下的步驟i)提供一工具坯料，它至少包括一在頭部或手柄中限定一空缺空間的塑料材料區(qū)域；以及ii)在至少245℃的溫度下將彈性體注射到空缺空間中，由此將彈性體熔合到塑料材料中，形成可彈性彎曲的接合部。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種具有細(xì)長手柄和在手柄一端的頭部的個(gè)人清潔工具，該頭部包括一清潔裝置；該手柄或頭部包括在一由Vicat(維卡)軟化點(diǎn)低于245℃的塑料材料制成的第一區(qū)域與由彈性體制成的第二區(qū)域之間的可彈性彎曲接合部，其中，彈性體熔合到塑料材料中，使彈性體能在與塑料材料不分離的情況下伸長至其不受力長度的120％。
本發(fā)明的工藝提供了彈性體與塑料兩組分之間的改進(jìn)了的粘結(jié)，使兩組分通過熔合粘結(jié)在一起的可彎曲接合部能更好地承受重復(fù)彎曲，而不會(huì)削弱粘結(jié)。由此提高了工具的耐用性。
發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明的個(gè)人清潔工具可以是具有足夠細(xì)長的供使用者抓握的手柄和設(shè)置在手柄一端的、具有清潔裝置的頭部之類的任何工具。該工具可以是例如牙刷、頭發(fā)刷或按摩工具。尤其是一種牙刷。
頭部包括清潔裝置。清潔裝置可以是刷毛、梳理齒、拋光材料、橡膠按摩墊之類的形式。在本文的較佳實(shí)施例中，工具是一牙刷，其中的清潔裝置包括許多從頭部伸出的刷毛。
頭部可拆卸地連接于手柄，以便例如當(dāng)刷毛用舊后可更換頭部，在這種情況下，頭部具有連接手柄的部位。頭部包括許多被連接的分段。第一頭部分段與手柄相連。在一較佳實(shí)施例中，手柄和第一頭部分段是通過注射模制形成的一個(gè)單件。最好是，手柄和所有的頭部分段在單個(gè)模具內(nèi)通過注射模制而形成。在任何情況下，手柄具有在其兩端之間延伸的縱向軸線。該軸線還限定了與手柄軸線共同延伸的頭部縱向軸線。最好是，頭部是基本平的具有一對相對的表面的結(jié)構(gòu)，頭部還有一與縱向軸垂直的、與相對的表面基本平行的橫向軸。在此所提及的橫向或縱向指的是分別平行于橫向和縱向軸的方向，除非另有所指。
本發(fā)明的工具和形成工具的工藝的基本特征是工具或由此形成的工具包括一在手柄或頭部中的可彈性彎曲的接合處，該接合處包括塑料材料和彈性體。在此的“可彈性彎曲的接合處”指的是一包括塑料材料和彈性體的區(qū)域，該區(qū)域在工具正常使用條件下所受到的一力的作用下能夠鉸接連接，此外，當(dāng)該力移去時(shí)，工具將在60秒內(nèi)、較好的是在30秒內(nèi)基本上回到開始時(shí)的同樣外形。最好是，頭部包括這樣一種可彈性彎曲的接合處。
頭部和手柄總的由相對不可壓縮的材料制成，較好的是這些材料具有至少約500MPa的彈性模量，更好的是具有至少約1000MPa彈性模量，這些材料在牙刷制造中是常用的，尤其是塑料材料。特別是塑料材料具有低于245℃、更好的是低于220℃、尤其是低于200℃的Vicat軟化點(diǎn)。適用的塑料材料包括例如聚酰胺和聚丙烯。聚丙烯是較好的。適用的聚丙烯包括具有1500MPa彈性模量(ISO178)的‘聚丙烯PM1600’(由Shell出售)以及來自Elf Atochem的Apryl 3400MA1。最好是，諸如來自Boehringer-Mannheim的Hydrocerol HP20DP的發(fā)泡劑按聚丙烯的重量含量為約從1％到3％最好是約從1.5％到2.5％與聚丙烯相混合。在模制的過程中，發(fā)泡劑有助于聚丙烯的流動(dòng)，特別是確保所用的鉸接能均勻地形成。手柄本身基本上是剛性的，其形狀是牙刷制造中常見的。手柄也可選擇包括一頸部，例如通過包含上述的可彎曲接合部分，而使其柔韌性比手柄的其它部分強(qiáng)。
在本發(fā)明工藝的第一步驟中，提供一工具坯料，該坯料至少包括一在頭部或手柄中限定一空缺空間的塑料材料區(qū)域。工具坯料基本上就是彈性體注射之前的工具并且也可選擇諸如安裝清潔裝置等其它加工工藝之前的工具。塑料材料的至少一個(gè)區(qū)域可以是工具坯料的全部，也可以是其較小的部分。適用的塑料材料如上所述?？杖笨臻g可以是頭部中的簡單槽或較復(fù)雜的形狀。它應(yīng)該是多維的，以使頭部或手柄在該部位削弱或可彎曲。在本文的較佳實(shí)施例中，工具坯料包括一個(gè)或多個(gè)將頭部分成幾個(gè)分段的槽或空隙的空缺空間。較好的是有兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)分段，最好的是四個(gè)分段。比這更多的分段會(huì)增加制造的復(fù)雜性，而且在刷毛毛束只插入頭部分段的牙刷中，這會(huì)在頭部諸分段中難以達(dá)到足夠密的毛束密度。諸頭部分段彼此之間具有任何合適的空間關(guān)系，諸如呈多層或例如在刷子頭部呈多象限排列。最好是，諸分段沿頭部縱向順序排列，使從頭部的手柄端畫到頭部自由端的縱向線穿過第一頭部分段，然后穿過第二頭部分段，依此類推。尤其是，有一個(gè)與手柄相連的第一頭部分段和一個(gè)或多個(gè)另外的沿縱向朝頭部自由端順序排列的頭部分段。另外最好是，這些分段都是單層的，以使任何垂直于頭部兩相對表面、穿過頭部而畫出的線基本上只穿過一種材料。一般而言，每一頭部分段都是用相同的材料制成，這些材料最好與手柄相同，使它們都能在單個(gè)注射模制步驟中制成。
在完成的工具中，所有的頭部分段被連接手段連接在一起。只要至少有一個(gè)彈性體熔合到塑料區(qū)域的可彈性彎曲接合處，連接手段就可采用適用于具有預(yù)計(jì)功能的工具的任何形式。連接手段可以是例如粘合劑、與頭部分段一體的或可拆卸地連接于頭部分段的塑料連接物、金屬連接物或熔合到塑料分段中的彈性體。在本文的較佳實(shí)施例中，至少一個(gè)分段通過基本上由一種彈性模量低于500MPa的彈性體構(gòu)成的連接手段連接于相鄰分段或手柄。這里“基本上由一種彈性體構(gòu)成”的意思是指彈性體是一個(gè)分段與相鄰分段或手柄之間的唯一機(jī)械連接物。唯一機(jī)械連接物指的是沒有諸如橋接或彈簧連接諸分段的連續(xù)的非彈性連接物。但是，彈性體可以有分散在其中的其它材料，諸如可用來例如提供與眾不同的外觀的金屬微粒或顏料。這些附加材料對于諸分段和/或手柄之間的機(jī)械連接可以忽略不計(jì)，這樣，它們的除去不會(huì)對連接強(qiáng)度有本質(zhì)上的改變。在較佳實(shí)施例中，在彈性體注射之前有一個(gè)或多個(gè)未連接的分段，工具坯料包括幾個(gè)未連接的分段，這些分段僅僅通過準(zhǔn)備和提供工具坯料的模具而保持在彼此相對的位置上。諸分段之間的空隙是空缺空間，如果被彈性體所填，這些空缺空間構(gòu)成了可彈性彎曲的接合處，以使一個(gè)分段相對于另一個(gè)分段鉸接。
在本文的極佳實(shí)施例中，頭部具有一頂面和一底面，連接手段由橫向越過頭部從頂面延伸到底面的彈性體條所構(gòu)成。例如，在一包括沿頭部縱向順序排列的四個(gè)分段、其中第一分段與手柄共同延伸的頭部中，有三個(gè)這樣的連接手段。彈性體條從一條到下一條或在條的寬度或長度上的厚度可以不同。較合適的是，它們的沿縱向軸測量的厚度在約0.1毫米至10毫米的范圍，較好的是約從0.3毫米至5毫米，更好的是約從0.5毫米至3毫米。
在其它的實(shí)施例中，分段另外通過與分段同樣材料的鉸鏈相連，這些鉸鏈比它們所連接的分段薄或窄，使整個(gè)工具坯料形成一互聯(lián)的整件。當(dāng)然，在同一個(gè)工具中可以有一些包括鉸鏈和基本由彈性體構(gòu)成的其它部分的連接手段。由鉸鏈連接的分段與分段之間的空缺在此稱為槽。槽的寬度和深度是可變的，槽間的距離也是可變的。這樣，沿頭部長度和/或?qū)挾壬系念^部撓曲度可以不同。在這方面最好只有橫向槽是可變化的。槽深的改變可控制連接諸分段的鉸鏈的位置和厚度。在較佳鉸接實(shí)施例中，頭部有一對相對的表面，在彼此相對的每一面上有若干成對槽，使兩面之間有一殘留鉸鏈。對于厚度在約4至6毫米之間、一般約為5毫米的牙刷頭部，適用的槽深約在1.4至3毫米的范圍，最好是在約1.5至2.8毫米的范圍。適用的槽厚約在0.4至2.0毫米的范圍，最好是在約0.5至1.5毫米的范圍。然后使用橫向槽，理想的是，靠近手柄的鉸鏈的柔軟性比遠(yuǎn)離手柄的要低。這樣使頭部達(dá)到更均勻的彎曲。要達(dá)到撓曲度可變，只要改變鉸鏈厚度。在一較佳實(shí)施例中，最靠近手柄的鉸鏈的厚度是離開手柄最遠(yuǎn)的鉸鏈的3倍左右，最好達(dá)2倍左右。一組示范性的具有三個(gè)橫向槽的牙刷鉸鏈厚度從手柄端開始分別約為1.2、0.6和0.6毫米。如果沿刷子頭部使用相同的鉸鏈，那么就會(huì)使頭部的彎曲最先出現(xiàn)在最靠近手柄處的鉸鏈。一面上的槽的深度可不同于另一相對面上的。
槽寬的加大會(huì)增加諸分段之間的間隙，并因此而加大了鉸鏈的寬度，這增加了鉸鏈的撓曲度。但是，由于較佳的是使諸如刷毛之類的清潔裝置支承在分段上，而不是支承在分段之間注射的彈性體上，所以加大的槽寬也要在給定的頭部尺寸內(nèi)為清潔裝置留有較小的空間。適用的槽寬在約0.3至3.0毫米的范圍，較好的是在約1.2至2.0毫米的范圍。槽最好朝內(nèi)即朝向槽的底部略微漸小，恰當(dāng)?shù)氖且?至10°左右的角度會(huì)聚，以便模制。由于工具彎曲，槽寬也在改變，槽頂部的變化比槽底部的大，相對變化是槽寬和深度的函數(shù)。由于槽寬的這種變化導(dǎo)致槽中彈性體的壓縮或牽拉，由此可見，對于給定的彈性體，槽的幾何形狀可用來控制工具的彎曲。
鉸鏈可以是槽的全長，或較好的是，在鉸鏈中或到鉸鏈的側(cè)面具有一個(gè)或多個(gè)間隙，這些區(qū)域中的槽是頭部的全深。這樣就具有在模制頭部時(shí)對于彈性體只有一個(gè)注射點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)。間隙允許彈性體在模制過程中從一個(gè)面流動(dòng)到另一面。在一較佳實(shí)施例中，鉸鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的，具有兩個(gè)或更多的鉸鏈，最好就是兩個(gè)鉸鏈將一個(gè)分段連接到其相鄰的一個(gè)或連接到手柄。在該實(shí)施例中，在諸鉸鏈之間到每一側(cè)有若干間隙。在直線槽中，鉸鏈寬度不是最關(guān)鍵的，只要有間隙就可以了，但是，如果是用在非直線槽中，寬的鉸鏈會(huì)變形。適用的鉸鏈寬度在0.5至4.0毫米左右的范圍，較好的是在1.0至3.0毫米的范圍。
較好的是，每一鉸鏈位于兩表面之間，在頭部深度的、距離各表面至少約10％、較好的至少約20％、更好的至少約30％處。鉸鏈離表面的距離是用從表面的頂部到鉸鏈中心的最近界面畫出的垂直線測量的。使鉸鏈定位在離開工具頭部的表面的地方意味著當(dāng)頭部彎曲時(shí)它們受到極小的伸長或壓縮，這樣就改進(jìn)了它們的耐用性。在一特定的較佳實(shí)施例中，工具頭部具有成對設(shè)置的橫向槽，每對槽中的一個(gè)槽在一個(gè)表面上，并與成對槽中的另一個(gè)直接相對，在它們之間具有一個(gè)或多個(gè)鉸鏈連接諸分段，使各鉸鏈位于兩表面之間，并在頭部深度的、距離各表面至少約10％、較好的至少約20％、最好至少約30％處。
在本發(fā)明工藝的第二個(gè)基本步驟中，彈性體在至少約245℃溫度下注射到空缺空間中，由此將彈性體熔合到塑料材料中，并形成可彈性彎曲的接合。較好的是在約245℃至270℃范圍內(nèi)的溫度下、更好的是在約250℃至260℃范圍內(nèi)的溫度下注射彈性體。注射溫度是彈性體進(jìn)入模具的溫度。在一包括螺旋送料注射圓筒的典型注射模制方案中，該溫度可以與圓筒中的彈性體的溫度不同。最好是圓筒采用約210℃至220℃的較低的溫度，以減少彈性體燃燒的可能性和熱致?lián)p壞，通過在圓筒噴嘴與最終注射點(diǎn)之間的熱轉(zhuǎn)子來加熱最終的注射溫度。
彈性體注射步驟的其它較佳條件包括
a)注射壓力在約30至80MPa的范圍，較好的是在約40至70MPa的范圍，更好的是在約50至60MPa的范圍，彈性體注射的時(shí)間少于1秒，較好的是少于0.8秒。短的注射時(shí)間有助于彈性體在所需的溫度下到達(dá)所有的可彎曲接合區(qū)域。
b)彈性體全部注射完之后，保持壓力在約5至15MPa的范圍，較好的是在8至12MPa的范圍，保持時(shí)間約在2至5秒之間。
彈性體在注射模制領(lǐng)域中是眾所周知的。在此的術(shù)語“彈性體“指一種既可彈性壓縮又可彈性延伸的材料。對于本發(fā)明的目的，適用的彈性體具有小于500MPa的彈性模量。在此所用的較佳彈性體具有小于約300MPa的彈性模量，特別好的是具有約30肖氏A至74肖氏D硬度的熱塑彈性體、諸如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(styrene-ethylene-butylene-styrene(SEBS))的聚烯烴之類的是較好的，除了諸如聚氨基甲酸(乙)脂和聚酰胺的其它類彈性體之外，例如基于KratonG的那些也可使用。一個(gè)示意性的彈性體是‘PTS Thermoflex 75’(由德國的塑料技術(shù)機(jī)構(gòu)(plastic technologie service，germany)出售)，它具有100MPa的彈性模量(ISO 178)和80肖氏A的硬度(ISO 868)。彈性體PL12291、PL12292和PL12293(由Multibase，Saint Laurent Du Pont，F(xiàn)rance出售)在此也適用?？偟膩碇v，選擇彈性體要基于聚合體的化學(xué)類別(chemical class)與頭部分段的材料相同，這有助于彈性體熔合到頭部分段中。例如，當(dāng)頭部分段是由聚丙烯制成時(shí)，彈性體最好是基于聚烯烴的。也可選擇將彈性體與合適的增塑劑或發(fā)泡劑混合，使它們更可壓縮。彈性體的顏色可與頭部分段的相同，也可不同，由此獲得與眾不同的帶有條文或圖案的外觀?？傊?，工具內(nèi)可使用一種以上的彈性體。例如當(dāng)需要沿頭部的長度逐漸改變其撓曲度時(shí)，這就很適合。達(dá)到該目的的一個(gè)途徑是用較軟的彈性體作為最接近頭部自由端的一對分段之間的連接手段，用較硬的彈性體作為最接近頭部手柄端的一對分段之間的連接手段。
彈性體最好熔合到相鄰的分段中和/或手柄中，使彈性體能伸長到其未受力的長度的約120％、較好的是約150％、更好的是約200％，同時(shí)彈性體與頭部分段不分離。這使得本發(fā)明特別適用于構(gòu)成下面將要描述的頭部可彎曲的牙刷。熔合的程度和范圍足以使彈性體至少伸長到其未受力長度的約120％而不會(huì)使彈性體與頭部分段和/或手柄分離。由此可見，在任何一個(gè)彈性體/分段連接面中，彈性體與頭部分段或手柄之間的界面面積中較好的至少約50％、更好至少約75％、尤其是100％被熔合。
本文中的“彈性體與頭部分段和/或手柄不分離”意思是彈性體不會(huì)變得與頭部分段和/或手柄完全脫離。由于即使是彈性體與頭部分段連接的部分失效也會(huì)危及工具的功能和/或整體性，所以，即使部分脫離也最好要避免。在較佳實(shí)施例中，當(dāng)彈性體伸長到其未受力長度的至少約120％、較好的約150％、更好的約200％時(shí)，彈性體的脫離低于彈性體與頭部分段或手柄之間的界面面積的約30％、較好的低于約15％、更好的低于約5％。不管彈性體是由于一分段相對于相鄰分段或手柄的線性偏轉(zhuǎn)、彎曲還是扭曲運(yùn)動(dòng)而伸長，上述的結(jié)果都應(yīng)仍然確保。因?yàn)椋瑢τ诜侄闻c分段或分段與手柄連接的某些幾何形狀，或?qū)τ谝环侄蜗鄬τ谄渑赃叺膹澢蚺まD(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，會(huì)改變彈性體穿越界面的伸長程度，所以在測量局部脫離時(shí)要小心。在不同的彈性體延伸的情況下，任一界面上的每一點(diǎn)都要測量，應(yīng)該沿穿過彈性體畫出的線來測量伸長，當(dāng)工具處在其靜止的未受力狀態(tài)時(shí)，這條線在將被確定分離的點(diǎn)處垂直于界面。在彎曲或扭曲模式中，當(dāng)一個(gè)分段相對另一個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這條線可偏離垂直方向。
在其整個(gè)使用壽命期內(nèi)，具有所述可彈性彎曲頭部的工具可承受例如由頭部彎曲幾千次所引起的彈性體的伸長。因此較好的是，彈性體與分段的結(jié)合可以承受彈性體的至少10000、較好的是至少25000、更好的是75000次的伸展至上述程度再松馳回到靜止?fàn)顟B(tài)的重復(fù)的伸展松馳循環(huán)。
在本文極佳的實(shí)施例中，頭部包括至少一個(gè)縱向槽，該縱向槽連接橫向設(shè)置的彈性體條，以使彈性體在注射模制過程中，可從一個(gè)條流到另一條。在一具有一共同模制手柄的工具中，該縱向槽可沿手柄延伸，使得通常用來供應(yīng)彈性體以形成手柄把手的模具中的同一彈性體注射點(diǎn)也可用于將彈性體注射到頭部中的空缺空間。通常該縱向槽的所有部位是不穿透手柄或頭部的全深，盡管需要時(shí)是可以這樣做，例如在手柄的頂面和底面提供幾處相對的把手點(diǎn)。
本發(fā)明特別適用于具有可彈性彎曲頭部的工具的制造。“可彈性彎曲頭部”在此的意思是指當(dāng)一3牛頓力施加在頭部的一端、而另一端保持固定時(shí)，施加力的端部至少偏轉(zhuǎn)2°的角度，而當(dāng)該3牛頓力撤離時(shí)，頭部在沒有外加力的作用下回到其原來的位置。保持固定的頭部端部由垂直于一軸線的線所限定，彎曲就是沿這條線發(fā)生的，這條線接觸第一點(diǎn)，從而構(gòu)成諸如一排牙刷刷毛的清潔裝置。要施加力的頭部端部是在彎曲軸的最遠(yuǎn)點(diǎn)的頭部相對端。當(dāng)如上施加一3牛頓力時(shí)頭部所彎過的角度在此稱為撓曲角。測量在3牛頓力作用下的頭部自由端垂直位移(y)和測量夾緊點(diǎn)與作用力之間的距離(x)，就可方便地測出撓曲角，撓曲角由關(guān)系式正切(tan)(撓曲角)＝y(tǒng)/x導(dǎo)出。在一較佳實(shí)施例中，撓曲角至少是3°，更好的是5°，該角可大到15°或更大。
在本文的較佳實(shí)施例中，工具包括一在頭部一個(gè)面上的清潔裝置，該面呈凹形。在這些實(shí)施例中，頭部最好有一使凹陷的表面能夠彎到它變凸起的程度的撓曲角。在其靜止?fàn)顟B(tài)，具有清潔裝置的頭部的表面可沿其縱向或橫向軸線凹陷。對于沿縱向軸凹陷的表面，曲率半徑可沿頭部的長度改變。曲率半徑較好的從10至500毫米，更好的從15至250毫米，尤其是從25至150毫米。
使用中，本發(fā)明的牙刷可通過完全是傳統(tǒng)式刷牙的手的動(dòng)作來清潔牙齒，最好是用牙齒健康管理局推薦的方法。該工具還可以是一種電動(dòng)牙刷。
下面結(jié)合附圖、以僅僅是舉例方式來描述本發(fā)明，在這些附圖中

圖1是本發(fā)明一牙刷的立體圖，為清楚起見省略了部分刷毛。
圖2是一局部側(cè)視圖，它示出了本發(fā)明一牙刷的頭部。
圖3是一俯視圖，它示出了本發(fā)明一刷子的頭部底面。
圖4是本發(fā)明一被鉸接的牙刷的立體圖，為了清楚地示出鉸鏈和槽，未示出彈性體。
圖5是一示意圖，它示出了撓曲角的測量方法。
參閱圖1，牙刷1有一彈性柔韌、平的頭部2，該頭部具有彼此基本平行的頂面3和底面4，以及細(xì)長的聚丙烯手柄5。頭部包括四個(gè)聚丙烯分段6，其中的第一分段與手柄5相連。這些分段僅僅通過具有60肖氏A硬度的SEBS彈性體條連接在一起。這些分段6沿縱向軸A-A縱向順序排列。彈性體7條越過頭部B-B的橫向軸線，從頂面3延伸到底面4。刷毛8的毛束伸出頂面3。事實(shí)上，牙刷具有從每一分段伸出的刷毛。頂面3沿縱向軸線A-A略微凹陷，曲率半徑約為75毫米。彈性體條使牙刷頭部具有足夠的柔韌性，這樣頭部就能沿縱向軸線直到頂面彎曲而變得凸起。這樣做的時(shí)候，彈性體的頂面伸長。該面的彈性體伸長至其無應(yīng)力長度的200％還要多，但彈性體與諸分段的連接沒有任何明顯的連接損失。頭部能夠重復(fù)彎曲和回到靜止?fàn)顟B(tài)75000次，而不會(huì)使彈性體與頭部分段有任何的脫離。手柄還包括同樣彈性體的區(qū)域9，以形成具有功能和吸引力的把手。牙刷是這樣制成的，第一步是先注射模制聚丙烯以形成手柄5和諸分段6，隨后第二步是在255℃的溫度中注射彈性體，由此熔合到聚丙烯中。刷子冷卻之后，用裝釘技術(shù)(stapling technique)將刷毛的毛束插入預(yù)制的毛束孔中。
參閱圖2，具有自由端10和手柄端部11的牙刷頭部2在手柄5的一端一體形成。頭部包括五個(gè)沿頭部縱向順序排列的分段6。這些分段通過彈性體條7而柔性地連接在一起，最接近手柄端部11的分段只通過一條彈性體柔性地連接于手柄5。彈性體條7從頂面到底面完全穿過頭部的橫向軸線。沿頂面的彈性體條的寬度約為1.2毫米，沿底面的彈性體條的寬度約為0.8毫米。刷毛毛束8伸出頭部的頂面。牙刷是如上所述依次先注射模制隨后裝上刷毛而制成的。
參閱圖3，牙刷頭部2在手柄5的一端一體形成。頭部包括四個(gè)分段，其中之一與手柄5相連。這些分段僅僅通過具有60肖氏A硬度的SEBS彈性體條連接在一起，分段具有橫過頭部橫向軸線的波形。一縱向槽12沿頭部和手柄的底面延伸，連接諸彈性體條，因此，它們都能從單個(gè)彈性體注射點(diǎn)來形成。
參閱圖4，一牙刷1具有與手柄5共同模制的頭部2，頭部的頂面3沿其縱向軸線呈凹陷。手柄的空缺處13填滿彈性體以形成把手?？杖碧幫ㄟ^在手柄底側(cè)的、延伸到頭部和連接諸分段6之間的橫向槽14的縱向槽12而彼此相連。諸分段通過薄的鉸鏈15相連?？杖碧幒筒壑械膹椥泽w可從單個(gè)注射點(diǎn)16注射，其顏色不同于頭部材料，從而在外觀上有區(qū)別。頭部具有設(shè)置在其頂表面的諸孔17，以容納刷毛毛束。
圖5示出了彎曲角的測量?？吭谶B接于手柄5的端部的第一排刷毛毛束19夾住頭部2，一3牛頓力(F)施加在相對的端部。虛線表示施加力之前的牙刷頭部的原來位置。測量頭部自由端在力F作用下的垂直位移(y)，彎曲角可從距離y和夾緊點(diǎn)與力作用點(diǎn)之間的距離(x)通過其正切關(guān)系式＝y(tǒng)/x得出。
權(quán)利要求
1.一種在個(gè)人清潔工具的手柄或頭部中形成可彈性完全的接合部的工藝，該工具包括一具有兩端的手柄和在手柄一端的頭部，該頭部包括一清潔裝置，該工藝包括如下的步驟提供一工具坯料，它至少包括一在頭部或手柄中限定一空缺空間的塑料材料區(qū)域；以及在至少245℃的溫度下將彈性體注射到空缺空間中，由此將彈性體熔合到塑料材料中，形成可彈性彎曲的接合部。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，該工具的頭部包括一可彈性彎曲的接合部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于，塑料材料是聚丙烯。
4.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于，在245℃至270℃范圍、更好的是在250℃至260℃范圍內(nèi)的溫度下注射彈性體。
5.一種具有細(xì)長手柄和在其一端的頭部的個(gè)人清潔工具，該頭部包括一清潔裝置；該頭部或手柄包括一在由Vicat軟化點(diǎn)低于245℃的塑料材料制成的第一區(qū)域與由彈性體制成的第二區(qū)域之間的可彈性彎曲接合部，其中，彈性體熔合到塑料材料中，使彈性體能在與塑料材料不分離的情況下伸長至其未受力長度的120％。
6.如權(quán)利要求5所述的工具，其特征在于，塑料材料是聚丙烯。
7.如權(quán)利要求5或6所述的工具，其特征在于，彈性體能在與塑料材料不分離的情況下伸長至其未受力長度的150％、較好的是200％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在個(gè)人清潔工具中形成一兩組分的可彈性彎曲接合部的工藝,需在至少245℃的溫度下將彈性體注射到塑料手柄或頭部中的空缺中,由此使彈性體熔合到塑料中形成可彈性彎曲的接合部。本發(fā)明還涉及個(gè)人清潔工具,它包括一在Vicat軟化點(diǎn)低于245℃的塑料材料與彈性體之間的可彈性彎曲接合部,彈性體熔合到塑料材料中,使彈性體能在與塑料不分離的情況下伸長至其未受力長度的120%。本發(fā)明改進(jìn)了彈性體與塑料之間的粘結(jié)和使用壽命。
文檔編號A46B5/00GK1241122SQ97180905
公開日2000年1月12日 申請日期1997年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月24日
發(fā)明者戴維·V·卡恩, 基利恩·J·奧尼爾, 羅蘭·施塔克 申請人:普羅克特和甘保爾公司