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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine zugespitzte Borste für
eine Zahnbürste
und eine Zahnbürste
mit zugespitzter Borste.
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Das üblicherweise verwendete Filament
für Borsten
einer Zahnbürste
ist aus Nylon hergestellt. Die Vorteile von Filamenten aus Nylon.
sind ihre gute Flexibilität
und Weichheit. Die Nachteile von Filamenten aus Nylon sind jedoch,
dass sie stark Wasser absorbierend und leicht zu deformieren sind. Üblicherweise
sind die aus Nylon bestehenden Borstenenden bei Zahnbürsten abgerundet,
wie dies in 1 gezeigt
ist, so dass eine Verletzung des Zahnfleisches während des Bürstens vermieden wird.
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Das US-Patent 5,398,367 A offenbart
eine Zahnbürste
mit unterschiedlich langen, weichen und harten Nylonborsten, die
teilweise zugespitzt sind.
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Das US-Patent 5,500,975 A offenbart
eine Zahnbürste,
deren Borsten U-förmig
gebogen und im mittleren Abschnitt im Bürstenkopf befestigt sind, und deren
Borstenenden zur Hälfte
zugespitzt und zur anderen Hälfte
abgerundet sind.
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Die Patentschrift
DE 3 007 761 C2 offenbart ein
Verfahren zum Verjüngen
der Endteile synthetischer Fasern.
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Es können auch Polyesterzusammensetzungen,
wie Polybutylen-Terephthalat (im folgenden PBT) und Polyethylen-Terephthalat
(im folgenden PET) als Filament für Borsten einer Zahnbürste verwendet
werden. PBT und PET sind insofern besser als Nylon für Borsten
von Zahnbürsten
geeignet, dass sie billiger, haltbarer und weniger Wasser absorbierend
sind, jedoch sind PBT und PET zu steif und unflexibel und folglich
nicht weich. Da es weiterhin so scheint, dass Borsten Zahnbürsten, die
aus PBT oder PET hergestellt wurden, das Zahnfleisch verletzen,
wird PBT oder PET üblicherweise
nur in billigen Einwegzahnbürsten
verwendet oder in der Kombination mit Borsten aus Nylon, um somit
die Kosten zu reduzieren.
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Ein Verfahren zum Zuspitzen der Enden
von Borsten aus PBT oder PET, welches eine Nadelform erzeugte, wurde
vorgeschlagen, um somit die Nachteile von PBT oder PET auszuräumen und
gleichzeitig deren Vorteile zu erhalten. Üblicherweise wurde dieses mechanisch
erreicht durch Zuspitzen der Borstenenden mit der Messerklinge oder
mit einer Rundmaschine. Dieses mechanische Verfahren stellt angespitzte
Borsten her, deren Enden nur abgerundet waren, so wie dies in 2 gezeigt ist. Es ist unmöglich, spitz
zulaufende Borsten mit Enden in Nadelform durch das mechanische
Verfahren herzustellen. Folglich werden durch das mechanische Verfahren
die zitierten Nachteile von PBT oder PET nicht hinreichend vermieden.
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Um Borsten für Zahnbürsten aus PBT oder PET mit
nadelartigen, hochgradig zugespitzten Enden zu produzieren, wurde
ein Verfahren zum Zuspitzen der Enden der Borsten, unter Verwendung
einer Schwefelsäurelösung, durch
den Erfinder entwickelt und als Koreanisches Patent Nr. 130932 patentiert, wobei
dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Diese
Technik umfasst: (i) Schneiden des PBT oder PET Filaments, so dass
es sich ungefähr
1 mm bis ungefähr
4 mm über
die gewünschte
Länge der
Borsten hinaus erstreckt, (ii) senkrechtes Eintauchen bzw. Einweichen
eines Endes des geschnittenen Filaments in eine 60%ige bis 98%ige
Schwefelsäurelösung in
eine Tiefe von ungefähr
8 mm bis ungefähr
9 mm, bei einer Temperatur von 80°C
bis 200°C,
gefolgt von der gleichen Behandlung des anderen Endes des Filaments,
(iii) Abkühlen
des erhaltenen, in geeigneter Weise angespitzten Filaments in kaltem
Wasser, (iv) Neutralisieren des Filaments mit einer. 30%igen bis
70%igen Natriumhydroxid- oder Kaliumhydroxidlösung, (v) Waschen des Filaments
mit Wasser und (vi) Trocknen des Filaments. Das erhaltene Filament
war kürzer
als ursprünglich
geschnitten und jedes Ende hatte einen Durchmesser von 0,03 mm oder
weniger, wobei es nadelartig aussah so wie dies in 3 gezeigt ist. Diese Form wird als „hochgradig
zugespitzt" beschrieben.
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Die Steifheit von hochgradig zugespitzten Borsten
aus PBT oder PET, die mittels der Technik des zitierten Patentes
hergestellt wurden, war deutlich vermindert. Somit waren die Borsten
weichgemacht und verletzten während
des Bürstens
nicht das Zahnfleisch. Darüber
hinaus konnte Plaque in periodontalen Taschen durch die hochgradig
zugespitzten Borsten beim Bürsten
entfernt werden. Jedoch zeigen die Zahnbürsten mit hochgradig zugespitzten
Borsten die folgenden Nachteile:
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- (1) Da die hochgradig zugespitzten Borsten
unter Verwendung eines chemischen Reagenz hergestellt wurden, war
das Zuspitzen zu empfindlich gegenüber den Durchführungsbedingungen,
wie der Konzentration des verwendeten Reagenz, der Temperatur, der
Dauer des Einweichens und weiterer Bedingungen, und die Enden der
hochgradig zugespitzten Borsten waren häufig nicht einheitlich. Folglich
war es sehr schwierig hochgradig zugespitzte Borsten mit einheitlichen
Enden zu erhalten. Als Resultat hieraus, wurde in mehr als der Hälfte der
Versuche ein minderwertiges Produkt hergestellt, d. h. wenigstens
60% der Produkte waren Ausschluss.
- (2) Die hochgradig zugespitzten Borsten wurden von Verbrauchern
als zu weich empfunden gegenüber
der passenden Flexibilität
von Borsten aus Nylon. Das daraus resultierende Gefühl während des
Bürstens
wurde als gering bewertet.
- (3) Obwohl die hochgradig zugespitzten Borsten das Plaque in
den periodontalen Taschen besser entfernen konnte als die älteren,
abgerundeten oder zugespitzten Borsten, wurde ihre Fähigkeit zur
Entfernung von Plaque als im wesentlichen geringer bewertet als
erwartet.
- (4) Wenn die hochgradig zugespitzten Borsten länger als
11,5 mm waren, neigten sie während des
Bürsten
dazu, leicht verformt zu werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
zugespitzte Borste und eine damit ausgerüstete Zahnbürste zu entwickeln, die eine
verbesserte Weichheit und Haltbarkeit zeig, während sie in effektiverer Weise
Plaque entfernt. Gleichzeitig besteht ein hoher Bedarf daran, die
hohe Ausschussrate deutlich zu verringern und dabei die Produktionskosten
zu senken. Die Lösung
der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 3.
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In einem Aspekt stellt die vorliegende
Erfindung eine zugespitzte Borste für Zahnbürsten bereit, welche, beginnend
mit 10 mm oder weniger, vorzugsweise 3 mm bis 5 mm von dem Ende
der Borste, spitz zulaufend ist, dadurch gekennzeichnet, dass das
zugespitzte Ende der Borste einen Durchmesser im Bereich von 0,04
mm bis 0,08 mm hat.
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In einem anderen Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung eine Zahnbürste
mit zugespitzten Borsten bereit, worin jede Borste, beginnend bei
10 mm oder weniger, vorzugsweise 3 mm bis 5 mm, von dem Ende der
Borste zugespitzt ist, wobei das zugespitzte Ende der Borste einen
Durchmesser im Bereich von 0,04 mm bis 0,08 mm hat.
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Die Herstellung einer zugespitzten
Borste für Zahnbürsten, welche,
beginnend bei 10 mm oder weniger, vorzugsweise 3 mm bis 5 mm, von
dem Ende der Borste zugespitzt ist, wobei das zugespitzte Ende der
Borste einen Durchmesser im Bereich von 0,04 mm bis 0,08 mm hat,
umfasst (i) das Schneiden der PBT- oder PET-Borste auf eine , gewünschte Länge, (ii)
das senkrechte Einweichen der geschnittenen Borste in eine stark
alkalische oder saure Lösung, wobei
die Borste in einer Länge
von 10 mm oder weniger von dem Ende der Borste eingetaucht wird
bis das zugespitzte Ende auf einen Durchmesser von 0,04 mm bis 0,08
mm geformt ist, während
die Länge der
Borsten unverlängert
bleibt oder sich leicht verlängert,
(iii) das Waschen der erhaltenen zugespitzten Borste mit Wasser,
(iv) das Trocknen der gewaschenen zugespitzten Borste, (v) das optionale
Trimmen des Endes des Borste und (vi) das Runden der Enden um die
zugespitzten Borsten zu erhalten.
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In einem weiteren Aspekt umfasst
die Herstellung einer Zahnbürste
mit zugespitzten Borsten, wobei jede davon, beginnend bei 10 mm
oder weniger, vorzugsweise 3 mm bis 5 mm, von dem Ende der Borste
zugespitzt ist, wobei das zugespitzte Ende der Borste einen Durchmesser
von 0,04 mm bis 0,08 mm hat, (i) das Schneiden der PBT- oder PET-Borste
auf die gewünschte
Länge,
(ii) das senkrechte Einweichen eines Endes der geschnittenen Borsten
in eine stark alkalische oder saure Lösung, auf einer Länge von
10 mm oder weniger ab deren Ende bis das zugespitzte Ende auf einen
Durchmesser von 0,04 mm bis 0,08 mm geformt ist, während die
Länge der
Borste unverändert
bleibt oder sich leicht verlängert,
(iii) das senkrechte Einweichen des entgegengesetzten Endes der
geschnittenen Borste in eine stark alkalische oder saure Lösung auf
einer Länge
von 10 mm oder weniger ab deren Ende, bis das zugespitzte Ende auf
einen Durchmesser von 0,04 mm bis 0,08 mm geformt ist, während die
Länge der
Borste unverändert
bleibt oder sich leicht verlängert,
(iv) das Waschen der erhaltenen Borsten, deren beiden Enden zugespitzt
sind mit Wasser, (vi) das Trocknen der gewaschenen zugespitzten
Borsten, (vii) das Tuften der trockenen Borsten in den Kopf einer
Zahnbürste,
(viii) das optionale Trimmen der Enden der Borsten und (ix) das
Runden der Enden der Borsten um die Zahnbürste zu erhalten.
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1 zeigt
den Ausschnitt einer Frontansicht des Endes einer gerundeten Borste
aus Nylon für
eine Zahnbürste,
nach dem Stande der Technik.
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2 zeigt
einen Ausschnitt einer Frontalansicht eines Endes einer Borste aus
PBT oder PET die mechanisch zugespitzt, nach dem Stande der Technik.
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3 zeigt
den Ausschnitt einer Frontalansicht des Endes einer Borste aus PBT
oder PET für eine
Zahnbürste,
gemäß des Standes
der Technik, das chemisch hochgradig zugespitzt ist.
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4 zeigt
den Ausschnitt einer Frontalansicht des Endes einer erfindungsgemäßen Borste aus
PBT oder PET für
eine Zahnbürste,
das chemisch und mechanisch hochgradig zugespitzt ist.
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Es ist bekannt, dass geeignete Filamente, die
bei der Herstellung von Borsten für Zahnbürsten verwendet werden, einen
Durchmesser zwischen 0,19 mm und 0,2 mm haben. Die vorliegende Erfindung
wird im nachfolgenden, auf der Basis dieses bekannten Wissens beschrieben.
Es ist für
den Fachmann jedoch einsichtig, dass verschiedene Abwandlungen innerhalb
des Umfanges der vorliegenden Erfindung gemacht werden können.
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Nadelartige Enden werden geformt,
wenn die Borsten aus PBT oder PET in einer stark alkalischen oder
sauren Lösung
graduell geschmolzen werden. Wie in 3 gezeigt,
haben die Enden der hochgradig zugespitzten Borsten aus PBT oder
PET, die durch eine chemische Methode nach dem zitierten Patent
hergestellt werden, einen Durchmesser von weniger als 0,03 mm. Somit
ist es sehr schwierig einen Endpunkt festzusetzen und die Enden
der hochgradig zugespitzten Borsten könnten sofort und inhomogen
geschmolzen werden, so dass die Borsten keine einheitliche Länge und
die Enden ungleichmäßige Durchmesser
haben. Wenn die Borsten weiterhin zu früh aus der Lösung herausgenommen werden,
bevor die Enden auf 0,03 mm oder weniger im Durchmesser geformt
sind, sind die erhaltenen Borsten nicht mehr von der gewünschten
Art und somit im wesentlichen nutzlos.
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Wenn weiterhin ein Bündel von
Borsten für eine
Zahnbürste,
das ungefähr
50 mm im Durchmesser, in eine Lösung
eines chemischen Reagenz eingeweicht wird, ist der Grad der Zuspitzung,
von dem sich im Mittelpunkt befindlichen Borsten, üblicherweise
unterschiedlich von dem der äußeren Borsten.
Dadurch wird weiterhin die Produktionsrate von hochgradig zugespitzten
Borsten verringert. Als ein Ergebnis hieraus, sind die Produktionskosten
für hochgradig
zugespitzte Borsten wenigstens fünfmal
so hoch wie die für
typische endgerundete Borsten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung,
werden die Borsten, die auf eine gewünschte Länge geschnitten sind, senkrecht
in eine stark alkalische oder saure Lösung eingeweicht bzw. getaucht
und aus der Lösung
herausgenommen, bevor die Borsten so weit geschmolzen sind, dass
sie zugespitzte Enden von 0,04 mm bis 0,08 mm im Durchmesser formen.
Die erhaltenen Enden verbleiben ungeschmolzen. Wenn die Borsten
aus der Lösung
herausgenommen werden, ist die Länge
der Borsten unverändert
oder leicht verlängert,
und die Enden der Borsten haben einen Durchmesser zwischen 0,04
mm bis 0,08 mm. Somit ist es möglich,
die Borsten aus der Lösung
zu jedem Zeitpunkt herauszunehmen, wenn die zugespitzten Enden gebildet
sind. Dies bedeutet, dass die Herstellungsbedingungen, wie die Art
oder die Konzentration des verwendeten Reagenz, die Temperatur,
die Dauer des Eintauchens oder ähnliches,
im stärkeren
Maße variiert
werden können.
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Das Zuspitzen der Borsten wird gemäß er vorliegenden
Erfindung in einer kürzeren
Zeitdauer durchgeführt.
Wenn die Borsten als ein Bündel
behandelt werden kann die vorliegende Erfindung verhindern, dass
die äußeren und
mittleren Borsten in der stark alkalischen oder sauren Lösung ungleichmäßig geschmolzen
werden, z. B., dass die Länge der äußeren Borsten
kürzer
wird als die Länge
der mittleren Borsten. Das erhaltene Bündel von zugespitzten Borsten
ist nach dem Einweichen im wesentlichen einheitlich.
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Anorganische Lösungsmittel können zum Zuspitzen
der Borsten aus PBT oder PET verwendet werden. Beispiele für die anorganische
Lösung
umfassen Natriumhydroxid, Kali umhydroxid, Schwefelsäure u. ä. Bevorzugt
sind Natriumhydroxid und Schwefelsäure. Es ist besonders bevorzugt
Schwefelsäure
zu verwenden. Weiterhin können
organische Lösungsmittel
verwendet werden, um Borsten aus PBT oder PET zuzuspitzen. Beispiele
für das
organische Lösungsmittel
umfassen m-Kresol, Trifluoressigsäure, o-Chlorphenol, Trichlorphenol,
ein Gemisch aus Phenol und Tetrachlorethan u. ä.
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Die Temperatur der Lösung zum
Zuspitzen der Borsten aus PBT oder PET ist abhängig von dem ausgewählten Lösungsmittel
und kann variiert werden. Üblicher
Weise können
alle Lösungsmittel
auf eine Temperatur von 80°C
bis 200°C
erhitzt werden, bevor die Borsten in der Lösung eingeweicht werden.
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Die Konzentration der Lösung kann
in Abhängigkeit
der Temperatur, der Reaktivität,
der Dauer des Einweichens u. ä.,
eingestellt werden. Zum Beispiel kann Schwefelsäure mit einer Konzentration von
60% bis 98% und einer Temperatur von 80°C bis 200°C verwendet werden.
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Wenn es gewünscht wird, können die
Enden der Borsten, nach dem sie in einer alkalischen oder sauren
Lösung
geschmolzen wurden, getrimmt werden, bevor die Enden gerundet werden.
Ob die Enden getrimmt werden müssen,
kann einfach durch Beobachtung des Zustandes der Enden mit einem Vergrößerungsgerät bestimmt
werden, nach dem sie aus der Lösung
genommen wurden.
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In der vorliegenden Erfindung ist
es notwendig, die Enden der Borsten, nach dem sie in einer alkalischen
oder sauren Lösung
geschmolzen wurden, zu runden. Das Runden kann mittels üblicher
bekannter Methoden ausgeführt
werden, z. B. unter Verwendung eines Papiers von 240# Mesh. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Runden durchgeführt, wenn die Enden der zugespitzten
Borsten einen Durchmesser zwischen 0,04 mm und 0,08 mm, vorzugsweise
0,06 mm, haben. Das Zuspitzen beginnt bei weniger als 10 mm, vorzugsweise
3 mm bis 5 mm, ab dem Ende der Borsten.
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Wenn die Zahnbürste mittels der vorliegenden
Erfindung hergestellt wird, können
die zugespitzten Enden der Borsten gerundet werden, bevor oder nach
dem die Borsten in den Kopf der Zahnbürste getuftet werden. Die Abfolge
zwischen dem Rundungsschritt und dem Tuftungsschritt ist nicht kritisch,
weil es keine Auswirkung auf die Produktionsrate hat.
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Die nachfolgenden Beispiele geben
eine weitere Darstellung der vorliegenden Erfindung und zeigen die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wobei sie nicht als beschränkend gemeint
sind.
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Im Ausführungsbeispiel 1 wurde eine 80%ige
Schwefelsäurelösung in
einen 1000 ml Becher gefüllt,
der mit einem Sandbad versehen war, um den Boden des Bechers 1 cm
hoch zu befüllen und
es wurde weiterhin auf eine Temperatur von 120°C erhitzt. Ein Bündel aus
PBT (520)-Filamenten, jedes mit einem Durchmesser von 0,2 mm, hergestellt
von TORAY CO., Japan, wurde auf eine Länge von 30 mm geschnitten.
Ein 6 mm langes Ende des Bündels
wurde senkrecht in die Schwefelsäurelösung getaucht
bez. eingeweicht. Nach 10 Minuten des Eintauchens, wurde ein Filament
mit einer Pinzette herausgenommen und das geschmolzene Ende wurde
einem Vergrößerungsgerät in Interwallen
von 2 Minuten beobachtet. Die Temperatur der Lösung wurde auf 120°C gehalten.
Nach dem ungefähr
17 Minuten des Einweichens vorüber
waren, wurden die zugespitzten Borsten aus der Lösung herausgenommen. Anschließend wurden
die entgegengesetzten Enden von 6 mm Länge der gebündelten Filamente in der gleichen
Weise wie zuvor zugespitzt. Beide Enden wurden zugespitzt, die Filamente wurden
vollständig
mit Wasser abgespült,
mit einem Gummiband zusammenbündelt
und getrocknet. Die trocknen Filamente wurden in der Mitte gefaltet
und die Enden wurden getrimmt und gerundet, wobei eine TR89 Bristle
Rounding Machine mit einem Papier von 240# Mesh, hergestellt von
Tsujumura Co., Japan, verwendet wurde, um zugespitzte Borsten zu
erhalten, welche 14,5 mm lang sind und deren Enden einen Durchmesser
von 0,05 mm haben.
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Im Ausführungsbeispiel 2 wurde
eine 50%-ige NaOH-Lösung
in einen 1000 ml Becher gefüllt,
der mit einem Sandbad versehen war, um den Boden des Bechers 1 cm
hoch zu befüllen.
Die Temperatur der Lösung
wurde bei 120°C
gehalten. Ein Bündel
von PBT (520)-Filamenten,
jeweils mit einem Durchmesser von 0,2 mm, hergestellt von TORAY CO.,
Japan, wurde auf 30 mm Länge
geschnitten. Ein 4 mm langes Ende des Bündels wurde senkrecht in der
Lösung
eingeweicht. Nach dem 10 Minuten des Einweichens vergangen waren, wurde
ein Filament mit einer Pinzette herausgenommen und das geschmolzene
Ende wurde mit einem Vergrößerungsgerät in Interwallen
von 2 Minuten beobachtet. Nach dem 18 Minuten des Einweichens vergangen
waren, befanden sich die Enden der Borsten an dem gewünschten
Punkt des Schmelzvorganges, so dass die Länge der Borsten verkürzt war.
An diesem Punkt wurden die gebündelten
Filamenten aus der Lösung herausgenommen.
Nachfolgend wurden die entgegengesetzten Enden des Filaments von
4 mm Länge in
der gleichen Weise behandelt. Die Filamente, die an beiden Enden
zugespitzt waren, wurden vollständig
mit Wasser abgespült,
mit einem Gummiband zusammengebündelt
und getrocknet. Die trocknen Filamente wurden in den Kopf einer
Zahnbürste
getuftet wobei eine LPB-Tuftmaschine,
hergestellt von Tsujimura Co., Japan, verwendet wurde. Die Enden
wurden getrimmt und gerundet, wobei eine TR89 Bristle Rounding Machine
mit einem Papier von 240# Mesh, hergestellt bei Thyujimura Co.,
Japan, verwendet wurde, um eine Zahnbürste mit zugespitzten Borsten zu
erhalten, die 11 mm lang sind und deren Enden einen Durchmesser
von 0,06 mm haben.
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Im Ausführungsbeispiel 3 wurde ein
Bündel an
Bacte Killer-Filamenten, jedes mit einem Durchmesser von 0,2 mm,
hergestellt von KANEBO Co., Japan, auf 30 mm Länge geschnitten. Eine 98%-ige Schwefelsäurelösung wurde
in einen 1000 ml Becher gefüllt,
der mit einem Sandbad versehen war, um den Boden des Bechers 1 cm
hoch befüllen,
und die Temperatur der Lösung
wurde auf 120°C
eingestellt. Ein Ende von 6 mm des Bündels wurde senkrecht in der Lösung eingeweicht.
Nach dem 10 Minuten des Einweichens vergangen waren, wurde ein Filament
mit einer Pinzette aufgenommen und das geschmolzene Ende wurde mit
einem Vergrößerungsgerät beobachtet,
jeweils in Interwallen von 2 Minuten. Nach dem 16 Minuten des Einweichens
vergangen waren, wurden die gebündelten
Filamente aus der Lösung
herausgenommen. Nachfolgend wurden die entgegengesetzten Enden der
Filamente von 6 mm Länge
in der gleichen Weise behandelt. Die zugespitzten Filamente wurden
in 20%-iger NaOH-Lösung
für 2 Stunden
eingeweicht und ausreichend mit Wasser gewaschen. Das Trocknen,
Tuffen, Trimmen und Runden wurde in der gleichen Weise durchgeführt, wie
dies in Beispiel 2 beschrieben wurde, um eine Zahnbürste mit
zugespitzten Borsten zu erhalten, die 11 mm lang sind und deren
Enden einen Durchmesser von 0,05 mm haben.