带有保护涂层的刷头制造方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月6日提交的美国临时申请第62/626,863号的优先权，该申请通过引用全部并入本文。

本公开总体上涉及用于制造刷头组件的方法，该组件带有围绕保持刷毛簇的柔性材料基体的外部施涂的保护涂层或屏障。

背景技术：

手动和电动牙刷的刷头均包括用于清洁牙齿、舌头和双颊的刷毛。在一些牙刷中，刷毛被钉在或锚固在刷头的颈部部分中。在其他牙刷中，刷毛在没有钉的情况下被固定在头部，使用通常称为“无锚簇形成”的方法。在一些牙刷中，刷毛被组织成包含在保持元件或载体元件中的或以其他方式固定到刷头颈部的刷毛簇。保持元件用于将刷毛簇固定在刷头内。在制造过程中，刷毛簇被插入到刷头颈部的开口中并被固定，或被插入到保持元件的中空内部，并且使用热刀或加热板或热空气将刷毛的近侧部分熔化在一起，以形成将刷毛固定在保持元件中的近侧端头部部分，保持元件与刷颈部一起通过被注射成型的柔性材料围绕而被固定在一起，然后允许柔性材料冷却以形成最终的刷头。

软柔性材料在接触油(如某些有机牙膏中发现的精油)时，容易发生尺寸变化，从而导致分层或完全溶解。因此，软柔性材料会剥离并粘在周围的元件上。在另外，刷毛簇可能会粘在一起、变松和/或从刷头上完全脱落。

因此，本领域需要保护刷头不接触油。

技术实现要素：

本公开涉及用于制造具有牢固的刷毛簇和改进的性能特征的刷头的创造性方法。本发明的各种实施例和实施方式涉及制造方法，在该制造方法中，刷毛簇与保持元件附接或附接到保持元件，然后被封装在注射的柔性基体材料中，从而形成完整的刷头。在其他布置中，刷毛簇被直接固定在刷头上，并且然后用注射的柔性基体材料封装。使用本发明的各种实施例和实施方式，显著改善了具有牢固的刷毛簇的刷头的成本有效且高效的生产。

本发明包括围绕刷颈部的一部分、保持元件(如果存在)和刷毛簇注射的柔性基体材料，以将这些部件保持在刷头中，该刷头可提供刷毛簇的各种有目的的移动性/柔性基体的柔性，以实现改善的且更完整的牙齿清洁。可选择不同的材料或材料组合用于柔性基体材料，以实现不同的性能特征。在柔性基体材料的外部周围施加额外的保护涂层，以提供改进的性能特征，例如改进的化学不渗透性。本文公开和描述的刷头可用于任何手动或电动牙刷设备。

通常，在一个方面，提供了一种制造刷头组件的方法。该方法包括提供多个刷毛簇保持元件和多个刷毛簇，并将相应的刷毛簇插入每个刷毛簇保持元件。该方法进一步包括将每个相应刷毛簇的近侧端固定到每个刷毛簇保持元件中，并将刷头的颈部的台板部分相对于所述近侧端定位在模具中。颈部的台板部分的定位相对于近侧端限定了用于注射柔性材料的空间。该方法还包括将柔性材料注入模具中的空间，以形成至少部分包围台板、保持元件和近侧端的柔性材料基体，并且在柔性材料基体的外部的至少一部分上涂覆保护涂层。保护涂层可提高对一种或多种化学成分、油或水的抵抗性。保护涂层的厚度可在50-200μm范围内。

在各种实施例中，固定刷毛簇的近侧端的步骤包括在足以至少部分熔化近侧端或部分熔化近侧端和刷毛簇保持元件的一部分的温度下，向刷毛簇的近侧端施加热量以形成近侧头部部分的步骤。

在各种实施例中，柔性材料基体由硫化热塑性弹性体(tpe-v或tpv)或聚醚嵌段酰胺(peba)材料、热塑性弹性体(tpe)、硅酮或其他柔性材料制成。

在各种实施例中，颈部、台板和保持元件中的每一个均由弹性模量值高于柔性材料的材料制成，例如热塑性聚合物，例如聚丙烯(pp)或聚酰胺-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物(pa/abs)。

在各种实施例中，保护涂层是热塑性硫化(tpv)材料、紫外(uv)可固化丙烯酸酯、尿烷基热固化涂层或硅酮。

在各种实施例中，颈部还包括用于将柔性材料注射入空间的浇口。

一般而言，在另一方面，提供了一种制造刷头组件的方法。该方法包括提供多个刷毛簇保持元件和多个刷毛簇，并将相应的刷毛簇插入每个刷毛簇保持元件。该方法进一步包括将每个相应的刷毛簇的近侧端固定到每个刷毛簇保持元件中，并将刷头的颈部的台板部分相对于近侧端定位在模具中。颈部的台板部分的定位相对于近侧端限定了用于注射柔性材料的空间。该方法还包括用保护涂层涂覆模具的至少一部分，并将柔性材料注入模具中的空间以形成至少部分地包围台板、保持元件和近侧端的柔性材料基体，并在柔性材料基体的顶部上用来自模具的保护涂层形成层。在各种实施例中，在注射柔性材料之前，将涂层施加到模具的内表面。

在各种实施例中，柔性材料基体由硫化热塑性弹性体(tpe-v或tpv)或聚醚嵌段酰胺(peba)材料、热塑性弹性体(tpe)、硅酮或其他柔性材料制成。

在各种实施例中，颈部、台板和保持元件中的每一个均由弹性模量值高于柔性材料的材料制成，例如热塑性聚合物，例如聚丙烯(pp)或聚酰胺-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物(pa/abs)。

在各种实施例中，保护涂层是热塑性硫化(tpv)材料、紫外(uv)可固化丙烯酸酯、尿烷基热固化涂层或硅酮。

在各种实施例中，颈部还包括用于将柔性材料注入空间的浇口。

通常，在另一方面，提供了一种用于牙刷的刷头。刷头包括具有台板部分的颈部、多个刷毛簇和多个保持元件，每个刷毛簇包括多股刷毛，每个保持元件被配置为接纳多个刷毛簇中的至少一个。在刷毛簇被插入保持元件后，刷毛簇的近侧端被固定在保持元件中。刷头还包括柔性材料基体和围绕柔性材料基体的外部的至少一部分的保护涂层，柔性材料基体通过围绕刷颈部台板的至少一部分、多个保持元件和近侧端注射成型柔性材料形成，以将这些部件固定在一起。

应当理解，前述概念和下文更详细讨论的额外概念的所有组合(前提是这些概念不相互不一致)被认为是本文公开的发明主题的一部分。特别地，出现在本公开末尾的所要求保护的主题的所有组合被认为是本公开的发明主题的一部分。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐明。

附图说明

在附图中，相同的参考符号在不同的视图中通常指相同的部分。此外，附图不一定按比例绘制，相反，重点通常放在说明本发明的原理上。

图1是根据实施例的刷头组件的侧视图的示意图。

图2是根据实施例的刷头组件的后视图的示意图。

图3a是根据实施例的制造具有保护涂层或屏障的刷头组件的方法的流程图。

图3b是根据实施例的制造具有保护涂层或屏障的刷头组件的方法的流程图。

图4a-图4c是根据实施例的制造刷头组件的方法的示意图，其中刷毛簇被保持在柔性材料基体内。

具体实施方式

本公开描述了用于制造具有被保持在柔性材料基体内的刷毛簇的刷头组件的方法的各种实施例，使得该刷头组件抗油或耐油。更一般而言，申请人已经认识到并意识到，提供一种由柔性基体形成的刷头是有益的，该柔性基体可有利于刷头的功能，尤其是在电动牙刷设备中。利用本公开的某些实施例的特定目的是能够高效地制造具有改进的刷毛簇和其他部件的保持、同时提供良好的刷擦性能的刷头。

鉴于前述内容，各种实施例和实施方式涉及一种方法，其中，将刷毛簇固定到保持元件上或保持元件内，或直接固定到刷头颈部，并且然后将刷毛簇嵌入柔性材料基体中。刷毛簇被插入保持元件中，并被固定到保持元件上或保持元件内。替换地，刷毛簇借助孔和/或其他固定方法(例如熔化、胶合、激光焊接或其他固定方法)被直接附接到刷头颈部内或附接到刷头颈部。作为另一种替代，在刷毛簇上形成保持头部部分，该保持头部部分然后不能穿过保持元件。然后将刷毛簇和保持元件(如果存在)嵌入柔性材料基体中，以形成刷头。然后用保护涂层或屏障涂覆柔性材料基体，以防止基体在接触油时发生尺寸变化或减缓油向基体中的扩散。

刷头组件

参见图1，在一个实施例中，提供了刷头组件100的示意图。刷头包括颈部40，其可以耦接到任何手动刷轴，或者更优选地，耦接到任何致动器和驱动轴(未示出)，该致动器和驱动轴制造成或适合于现在已知的或待开发的口腔护理设备。刷头还包括多个刷毛簇21，每个刷毛簇包括多股刷毛。每个刷毛簇包括一个近侧端和一个自由端，其中每个刷毛簇的近侧端被保持在刷头组件100内。

根据图1所示的实施例，每个刷毛簇21被保持在保持元件50的中空部分内。刷毛簇的近侧端和保持元件的至少一部分以及颈部的作为台板42的部分被封装在注射成型的柔性材料基体30内。在另一个实施例(未示出)中，刷毛簇21的近侧端通过将所述端固定在颈部的孔中或通过熔化、胶合、激光焊接或其他固定方法被直接固定在台板42中或台板42上。根据一个实施例，柔性材料基体30优选由硫化热塑性弹性体(tpe-v或tpv)、聚醚嵌段酰胺(peba)材料、热塑性弹性体(tpe)、硅酮或任何其他适合于在固化后保持柔性的注射成型的材料制成。颈部40、台板42和保持元件50优选由弹性模量值高于柔性材料基体30的材料制成，通常为热塑性聚合物，例如聚丙烯(pp)或聚酰胺-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物(pa/abs)。柔性材料基体30包括施加到柔性材料基体30的外部的额外保护涂层，以提供改进的材料性能，例如对一种或多种化学组成、油或水的增加的抵抗性，如下文进一步所述。

参见图2，提供了刷头组件100的后面示意图。一个或多个浇口41显示在颈部40的背面。如下所述，该浇口41用于柔性材料基体30的注射成型。

刷头组件100的许多其他实施例也是可能的，包括颈部40、台板42、刷毛簇21、保持元件50(如果使用)和/或柔性材料基体30的其他配置。

刷头制造方法

参考图3a，在一个实施例中，是用于制造在此描述或以其他方式想到的不同的刷头实施例和实施方式中的一个或多个的方法200。在图3a所示制造方法的步骤210中，提供多个保持元件50。保持元件50可以具有在此描述或以其他方式想到的各种形状、尺寸和/或配置。例如，多个保持元件50可以具有相同的尺寸和形状，或者多个不同的尺寸和形状。

在该方法的步骤220，将刷毛簇21(包括多股刷毛)插入多个保持元件50中的每一个。每个刷毛簇21包括一个侧近端和一个自由端，其中近侧端被插入保持元件。

在该方法的步骤230，刷毛簇被固定在保持元件中。在一个布置中，将热量施加到多个刷毛簇21的近侧端，以产生将刷毛簇固定在保持元件中的熔化的近侧端头部部分26。近侧端头部部分26是刷毛簇21的熔化端，或刷毛簇和保持元件的至少一部分的熔化端，这取决于用于每个部件的材料的组成，因此也取决于其熔点。该近侧端头部部分的尺寸足以使其不能通过保持元件向回移动，从而将刷毛簇固定在保持元件的中空环中。

在图3a所示的方法200的步骤240中，刷头颈部40被定位成将颈部的台板42部分相对于插入了刷毛簇21的保持元件50放置在适当位置，如图4a所示。通常，台板42被定位成刚好在保持元件50中刷毛簇21的近侧端头部部分26的上方。可以使用例如模具或其他定位机构适当定位台板42。这产生了可将柔性材料注入其中的空间92。

在该方法的步骤250中，通常借助注射成型将柔性材料模制到台板42、刷毛簇的头部部分26和保持元件50之间和周围的空间92中。根据一个实施例，如图4b所示，当柔性材料被注入空间92时，颈部40、刷头的台板42以及保持元件和毛簇被保持在模具中。如图2所示，颈部40包括一个或多个浇口41，其允许将熔融的柔性材料注入模具的型腔中。模制的柔性材料形成柔性材料基体30，如图4b和4c所示。颈部40、台板42和保持元件50优选由弹性模量值高于柔性材料基体30的材料制成，通常为热塑性聚合物，例如聚丙烯(pp)或聚酰胺-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物(pa/abs)。

如图3a的步骤260和图4c所示，在柔性材料基体30的全部或部分外部施加额外的保护涂层60，以提供改进的材料性能，例如对一种或多种化学组成、油或水的增加的抵抗性。优选可以是透明的保护涂层可以喷涂或包覆成型在柔性材料基体30上，使得保护涂层在柔性材料基体30的全部或部分外部形成薄且均匀的涂层。保护涂层的厚度可大于50μm且小于200μm。

根据期望的性能增强，可以使用各种材料来提供保护涂层。例如，涂层可以是热塑性硫化(tpv)材料、uv可固化的丙烯酸酯、硅酮、可热固化的(例如，基于氨基甲酸酯的)涂层或施加在柔性材料基体的外部上以提高对油、水和其他化学品的耐化学性的其他涂层。保护涂层的组成必须与被施加保护涂层的柔性材料基体的组成相容，以确保良好的结合。

参考图3b，在一个实施例中，是用于制造在此描述或以其他方式想到的不同的刷头实施例和实施方式的一个或多个的方法300。步骤310、320、330和340分别与图3a的方法200中的步骤210、220、230和240相同。然而，如图3b的步骤350所示，在注入柔性材料之前，可以在模具的全部或部分内表面上施加额外的保护涂层60。在步骤350中，可以将保护涂层喷涂或以其他方式施加到模具内部。根据期望的性能增强，保护涂层可以是如上所述的各种材料。例如，涂层可以是热塑性硫化(tpv)材料、uv可固化的丙烯酸酯(例如，聚氨酯丙烯酸酯uv涂层)、可热固化的(例如，基于氨基甲酸酯的)涂层、硅酮或施加在柔性材料基体的外部上以提高对油、水和其他化学品的耐化学性的其他涂层。保护涂层的组成必须与被施加保护涂层的柔性材料基体的组成相容，以确保良好的结合。

在图3b的方法的步骤360中，将柔性材料注射到模具中，使得在模制柔性材料时，模具的内部上的保护涂层粘附到柔性材料上。保护涂层60粘附于柔性材料基体30的外表面。柔性材料通常通过注射成型被模制到台板42、刷毛簇的头部部分26和保持元件50之间和周围的空间92中。根据一个实施例，如图4b所示，当柔性材料30被注入空间92时，颈部40、刷头的台板42以及保持元件和毛簇被保持在模具中。如图2所示，颈部40包括一个或多个浇口41，其允许将熔融的柔性材料注入模具的型腔中。模制的柔性材料形成柔性材料基体30，其上粘附有保护涂层，如图4c所示。颈部40、台板42和保持元件50优选由弹性模量值高于柔性材料基体30的材料制成，通常为热塑性聚合物，例如聚丙烯(pp)或聚酰胺-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物(pa/abs)。

本文所述或以其他方式想到的保护涂层60也可以被使用掩膜或盖施加到柔性材料上，以保护保持环和刷毛不被涂覆。

在此定义和使用的所有定义应被理解为优先于字典定义、通过引用并入的文件中的定义和/或被定义术语的普通含义。

除非明确指出相反，说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”应理解为“至少一个”。

本说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应理解为指如此连接的元素中的“任一个或全部两个”，即在某些情况下共同存在而在其他情况下不共同存在的元素。以“和/或”列出的多个元素应以相同的方式解释，即如此连接的元素中的“一个或多个”。除了由“和/或”分句明确确定的元素之外，其他元素可以可选地存在，无论与明确确定的元素相关还是无关。

如本说明书和权利要求书中使用的，“或”应理解为具有与上文定义的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或“和/或”应被解释为包含性的，即包含多个元素或元素列表中的至少一个，但也包括多于一个，以及可选地还包含其他未列出的项目。只有明确表示相反的术语，例如“仅一个”或“恰好一个”，或当在权利要求中使用时，“由……组成”将指包含多个元素或元素列表中的恰好一个元素。一般而言，本文中使用的术语“或”，当前面有诸如“任一”、“一个”、“仅一个”或“恰好一个”的排他性术语时，仅应被解释为表示排他性的替代物(即，“一个或另一个，但不是两者”)。

如本说明书和权利要求书中所使用的，提及一个或多个元素的列表时，短语“至少一个”应理解为指从元素列表的元素中的任何一个或多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括元素列表中具体列出的每一个元素中的至少一个，并且也不排除元素列表中元素的任何组合。该定义还允许除了短语“至少一个”所指的元素列表中明确确定的元素之外的元素可以可选地存在，无论与明确确定的那些元素相关还是无关。

还应当理解，除非明确指出相反的情况，在本申请要求保护的包括一个以上步骤或动作的任何方法中，该方法的步骤或动作的顺序不一定限于该方法的步骤或动作被记载的顺序。

在权利要求和上述说明书中，所有过渡短语，例如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“构成”等，应被理解为开放式的，即意味着包括但不限于。只有过渡短语“由……组成”和“主要由……组成”应分别为封闭式或半封闭式过渡短语。

尽管在此已经描述和说明了几个发明性实施例，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得结果和/或在此描述的一个或多个优点的各种其他手段和/或结构，并且这些变化和/或修改中的每一个都被认为在在本文描述的发明性实施例的范围内。更一般而言，本领域技术人员将容易理解，在此描述的所有参数、尺寸、材料和配置都是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明教导的具体的一个或多个应用。本领域技术人员将认识到或能够仅通过常规实验确定本文所述具体发明实施例的许多等同方式。因此，应当理解，前述实施例仅作为示例给出，并且在所附权利要求及其等同方式的范围内，本发明的实施例可以以不同于具体描述和要求保护的方式实施。本公开的创造性实施例针对在此描述的每个单独的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。另外，两个或多个该等特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合，如果该等特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不是相互不一致的，则包括在本公开的发明范围内。

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