刷头组件及制造方法与流程

本公开总体上涉及一种具有被保持在弹性体基体内的刷毛簇的刷头组件以及用于制造刷头组件的方法。

背景技术：

牙周病被认为是由存在于牙菌斑中的细菌引起的感染性疾病。刷牙是从牙齿去除牙菌斑的高效方法。电动牙刷可以增强牙菌斑的去除。这种电动牙刷具有被附接到刷头的一组刷毛，该刷头由驱动器移动，从而引起刷毛擦洗牙齿表面。

手动牙刷和电动牙刷两者的刷头都包括用于清洁牙齿、舌头和脸颊的刷毛。在一些牙刷中，刷毛的非锚定端被组织成所期望的刷牙表面形状，并且刷毛的锚定端然后被融合在一起以形成头部，该头部然后被固定在诸如柔性热塑性弹性体(tpe)之类的聚合物内。在其他牙刷中，刷毛被组织成刷毛簇，该刷毛簇包含在保持环内。保持环用于将刷毛簇固定在刷头内，并且常常具有带有内周和外周的中空圆形形状。在制造期间，刷毛簇被插入到保持环的中空内部中，并且然后使用热将刷毛融合在一起，以形成无法通过保持环拉出来的头部。

然而，融合的刷毛和/或保持环经常未被牢固地固定在刷头内。结果，刷毛在刷头内可能是松动的，或可能变得松动，并且刷毛可能不总是以最适于刷牙的角度定位。因而，例如在由电动牙刷操作诱导的运动的动态条件下，刷毛簇结构可以在动态运动下经受更高的应力，这可能导致分开。进一步地，以下的过程会是耗时且昂贵的：将刷毛组织成簇、加热各端且然后冷却刷头材料或允许刷头材料冷却，以便将簇固定就位。

因此，本领域中需要改进的刷头组件及其制造方法，所述刷头组件永久且有效地使刷毛保持在刷头内。

技术实现要素：

本公开涉及用于制造具有固定的刷毛簇的刷头的具有发明性的方法。本文中的各种实施例和实现方式涉及制造方法，在所述制造方法中，刷毛簇被贴附在弹性体基体内，从而产生完整的刷头。使用本文中的各种实施例和实现方式，基本上改进了具有固定的刷毛簇的刷头的具有成本效益和有效的生产。刷毛簇被定位到簇板的定位腔中，并且经由在簇板的一侧上的轮廓板将力施加到刷毛簇中的每个刷毛簇的一端。在簇板的相对侧上，由包括成形腔的模具板来加热刷毛簇的另一端。加热端被至少部分地熔化到相应的成型腔中，由此采用腔的形状。然后将刷毛簇的成形端冷却并从模具板中顶出(eject)。根据实施例，轮廓板将压力施加到刷毛簇的各端，直到各端采用所期望的轮廓构型。

总体上，在一个方面，提供了一种用于制造刷头的方法。该方法包括：(i)将多个刷毛簇中的每个刷毛簇的第一端定位到簇板中，该簇板包括多个腔，每个腔被配置为接纳所述多个刷毛簇中的至少一个刷毛簇；(ii)经由轮廓板将力施加到所述多个刷毛簇中的每个刷毛簇的第二端，其中该轮廓板包括与刷毛簇的所期望的轮廓构型互补的预定形状；以及(iii)在足以将第一端中的每个第一端至少部分地熔化到腔中的温度下，经由模具板将热施加到所述多个刷毛簇的第一端中的每个第一端，该模具板包括被配置为接纳所述多个第一端中的至少一个第一端的至少一个腔，其中所述多个刷毛簇的每个第一端采用腔的形状，其中经由轮廓板施加力，直到所述多个刷毛簇的第二端采用所期望的轮廓构型。

根据实施例，经由轮廓板施加力，直到所述多个刷毛中的一个或多个刷毛在模具板和轮廓板之间达到预定长度。

根据实施例，模具板的所述至少一个腔包括通道，该通道被配置为接纳过量的熔化的刷毛簇。

根据实施例，该方法还包括以下步骤：冷却模具板，直到所述多个刷毛簇的成形的第一端固化。根据实施例，经由空气喷射或液体冷却来冷却模具板。

根据实施例，该方法还包括以下步骤：从模具板中顶出所述多个刷毛簇的成形的第一端。根据实施例，成形的第一端经由顶杆(ejectionpin)被顶出。根据实施例，成形的第一端经由空气压力被顶出。

根据实施例，该方法还包括以下步骤：对热塑性弹性体进行模制，以形成至少部分地环绕所述多个刷毛簇的成形的第一端的弹性体基体。

根据一个方面的是一种用于制造刷头的系统。该系统包括：(i)簇板，包括多个簇板腔，每个簇板腔被配置为接纳刷毛或刷毛簇；(ii)轮廓板，包括与刷毛簇的所期望的最终轮廓构型互补的预定形状，其中轮廓板被配置为将力施加到被定位在簇板内的刷毛或刷毛簇的第二端；以及(iii)模具板，包括被配置为接纳被定位在簇板内的刷毛或刷毛簇的第一端的至少一个模具板腔，其中模具板被配置为：在足以将第一端中的每个第一端至少部分地熔化到腔中的温度下加热到刷毛或刷毛簇的第一端。

根据实施例，轮廓板被配置为施加力，直到所述多个刷毛簇的第二端采用所期望的轮廓构型，和/或直到所述多个刷毛中的一个或多个刷毛在模具板和轮廓板之间达到预定长度。

根据实施例，模具板的所述至少一个腔包括通道，该通道被配置为接纳过量的熔化的刷毛簇。

根据实施例，模具板还被配置为冷却所述多个刷毛簇的熔化的第一端，直到熔化的第一端固化。

根据实施例，模具板还被配置为从模具板中顶出所述多个刷毛簇的熔化的第一端。

应了解的是，前述概念和下文更详细讨论的附加概念(假如这样的概念并无互相不一致)的全部组合被构想为本文中所公开的发明性主题的一部分。特别地，出现在本公开结尾处的所要求保护主题的全部组合被构想为本文中所公开的具有发明性的主题的一部分。

本发明的这些和其他方面将从下文中所描述的(一个或多个)实施例是清楚的，并且参考下文中所描述的(一个或多个)实施例得以阐述。

附图说明

在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记总体上指代相同的部分。而且，附图不一定是按比例的，代之重点总体上置于图示本发明的原理。

图1是根据实施例的刷头组件的侧视图的示意性表示。

图2是根据实施例的用于制造具有被保持在弹性体基体内的刷毛簇的刷头组件的方法的流程图。

图3是根据实施例的簇板的示意性表示。

图4是根据实施例的具有定位的刷毛簇的簇板的示意性表示。

图5是根据实施例的轮廓板、簇板和模具板的示意性表示。

图6是根据实施例的模具板的示意性表示。

图7是根据实施例的轮廓板、簇板和模具板的示意性表示。

图8是根据实施例的轮廓板、簇板和模具板的示意性表示。

图9是根据实施例的轮廓板、簇板和模具板的示意性表示。

图10是根据实施例的在簇板中并从模具板中顶出的成形刷毛的示意性表示。

图11是根据实施例的被嵌入弹性体基体内的成形刷毛的示意性表示。

具体实施方式

本公开描述了具有被保持在弹性体基体内的刷毛簇的刷头组件的各种实施例及其制造方法。更一般地，申请人已认识到并且了解到，提供形成有刷毛的刷头将是有益的，所述刷毛被永久地嵌入弹性体基体中，以便改进刷毛保持性。根据实施例，刷毛簇被定位到簇板中，并且经由在簇板的一侧上的轮廓板，将力施加到刷毛簇中的每个刷毛簇的一端，而由包括成形腔的模具板来加热刷毛簇的另一端。加热端被至少部分地熔化到相应的成型腔中，由此采用腔的形状。然后将刷毛簇的成形端冷却并从模具板中顶出。根据实施例，轮廓板将压力施加到刷毛簇的各端，直到各端采用所期望的轮廓构型。

本文中所公开和描述的刷头可以与各种类型的刷一起使用，并且更具体地，这些刷头可以与任何手动或电动牙刷装置一起使用。

参考图1，在一个实施例中，提供了刷头组件10的示意性表示。刷头组件包括颈部40，该颈部可以被联接到任何手动刷轴，或者更优选地，该颈部可以被联接到任何致动器和驱动轴(未示出)，该致动器和驱动轴被制成用于或者适合用于现在已知的或将要开发的电动口腔护理装置。刷头组件的刷头32包括多个刷毛簇21，所述多个刷毛簇中的每个刷毛簇包括多个刷毛束(strand)。根据实施例，刷毛簇由尼龙或另一种合适的材料组成，并且任选地可以涂覆有聚氨酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚烯烃、这些的组合或类似的聚合物。

每个刷毛簇21具有被保持在刷头组件10内的第一端23。刷毛簇的第一端毛簇和颈部的作为刷颈部42的部分被保持在柔性弹性体基体30内，以形成刷头组件10的头部部分32。根据实施例，弹性体基体30优选地由柔性热塑性弹性体(tpe)制成，并且保持环优选地由诸如聚丙烯之类的热塑性聚合物制成。颈部40和刷颈部42优选地由具有比弹性体基体30更高的弹性模量值的材料制成。每个刷毛簇21的第二端25是刷毛的在操作中使用的部分，例如用来清洁用户的牙齿。

参考图2，在一个实施例中，这是一种用于制造本文中所描述或以其他方式设想的各种刷头实施例和实现方式中的一个或多个的方法200。例如，刷头32可以包括多个刷毛簇21，每个刷毛簇具有第一端23和第二端25，其中每个刷毛簇的第一端被保持在刷头组件10的柔性弹性体基体30内。根据实施例，刷毛的第一端部分23被成形为增加与弹性体基体30的接合，和/或增加从弹性体基体移去刷毛簇所需的力。刷头32的许多其他实施例和构型是可能的。

在该方法的步骤210处，刷毛簇21中的每个刷毛簇的第一端23被定位到簇板中，该簇板包括一个或多个腔。该腔或所述多个腔中的每个腔被配置为接纳所述多个刷毛簇中的至少一个刷毛簇。腔可接纳单个刷毛、单个刷毛簇、多个刷毛簇或所有刷毛簇。参考图3，在一个实施例中，这是簇板110的顶视图，该簇板具有刷毛或刷毛簇21被插入到其中的多个簇腔120。参考图4，在一个实施例中，这是簇板110的侧视透视图，该簇板具有被插入到簇腔120中的多个刷毛或刷毛簇21。

在该方法的步骤220处，由轮廓板300将力施加到刷毛簇21的第二端25。在该步骤之前或与该步骤同时，将刷毛簇21的第一端23与模具板400的腔410对准，或者将刷毛簇21的第一端23对准到模具板400的腔410中。因此，在优选的实施例中，簇板110的腔120和模具板400的腔410对准，使得穿过簇板的腔的簇可以与模具板的腔对准并进入模具板的腔中。

根据实施例，轮廓板300包括与刷毛簇的所期望的轮廓构型互补的预定形状或轮廓。例如，许多牙刷刷毛簇呈现了被设计为改进刷牙功效的波形轮廓。轮廓板采用与所期望的刷毛波形轮廓互补的构型，使得当轮廓板推压抵靠刷毛簇的第二端25或被推压抵靠刷毛簇的第二端25时，所述多个刷毛簇可以采用所期望的波形轮廓。波形轮廓可以是任何所期望的轮廓，包括弯曲的、笔直的、多层的以及许多其他轮廓。

根据实施例，轮廓板300可包括一个板或多个板，所述一个板或多个板包括被配置为将压力施加到各个刷毛或刷毛簇的多个销。用于由一个或多个轮廓板实施例将力施加到刷毛的其他方法或系统是可能的。

参考图5，在一个实施例中，这是簇板110的示意性表示，该簇板经由簇板腔120来定位多个刷毛簇21。在簇板110的一侧上的是轮廓板300，该轮廓板具有与刷毛簇的所期望的轮廓构型互补的预定形状或轮廓。在簇板的相对侧上的是模具板400，该模具板包括刷毛簇21的第一端23被插入到其中的多个模具板腔410。模具板腔410可以包括刷毛的熔化的第一端将采用的任何形状。因此，模具板腔可以是圆形、正方形、三角形、矩形、椭圆形或任何其他尺寸或形状。参考图6，在一个实施例中，这是模具板400，该模具板包括多个三角形模具板腔410。所述模具板腔可任选地包括附加结构，包括但不限于环，刷毛簇21的第一端23可绕过和/或穿过该附加结构或者围绕和/或通过该附加结构相互作用。当刷毛的第一端在该方法的下游步骤中熔化时，附加结构和刷毛簇的第一端可融合、机械地互锁或以其他方式采用另一种所期望的构型。

在该方法的步骤230处，在足以将第一端中的每个第一端至少部分地熔化到相应腔中的温度下(每个第一端与相应腔对准)，模具板400将热施加到所述多个刷毛簇21的第一端23。例如，模具板可以由外部热源进行加热，或者可以包括内部热源或附接的热源。加热温度将取决于制造刷毛的材料、和/或第一端应该熔化的速度、和/或一个或多个其他因素。当刷毛簇的第一端23熔化时，刷毛簇中的刷毛融合，并且也采用模具板腔410的形状，第一端已被插入到该模具板腔中。由轮廓板300施加在刷毛簇的第二端25上的力进一步促进了这种情况，因为这沿朝向模具板腔的方向推动刷毛，从而促进熔化的第一端采用模具板腔的形状。

根据实施例，模具板腔410中的一个或多个模具板腔包括通道420，如图7中所示，该通道被配置为接纳过量的熔化的刷毛簇。当轮廓板推动刷毛簇的第二端25并且模具板加热第一端23时，第一端熔化并填充模具板腔410。然而，如果熔化的刷毛多于尺寸被设计为用于接纳的腔，则过量的熔化的刷毛可以经由通道420逸出腔。

例如，由于轮廓板的力，由刷毛的第二端采用的波形轮廓可能要求一些刷毛比其他刷毛短。因此，与用于较长刷毛的模具板腔相比，用于较短刷毛的模具板腔将不可避免地必须接纳更多熔化的刷毛。尽管模具板腔可被配置为至少部分地基于第二端的所期望的轮廓构型来接纳确切量的熔化的刷毛，但是在其他实施例中，模具板腔410中的一个或多个模具板腔可以包括通道420，该通道被配置为接纳任何过量的熔化的刷毛簇。以这种方式，模具板可以适应刷毛的第二端的多种不同的轮廓以及装置的多种不同的刷毛簇长度。

参考图7，在一个实施例中，这是轮廓板300的示意性表示，当模具板400加热刷毛簇的第一端23时，该轮廓板在由簇板110定位的刷毛簇的第二端25上施加力。比较图5和图7，例如，当将力和热施加到刷毛簇的相对端时，刷毛簇缩短。模具板400包括熔化的刷毛簇填充到其中的多个模具板腔410，并且所述模具板腔中的一个或多个模具板腔包括通道420，以接纳过量的熔化的刷毛簇。

在该方法的步骤240处，轮廓板300施加力，直到所述多个刷毛簇21的第二端25采用所期望的轮廓构型。轮廓板也可施加力，直到刷毛在模具板和轮廓板之间采用预定长度。一旦采用所期望的长度和/或轮廓构型，轮廓板就可停止施加力，和/或模具板就可停止加热刷毛。

参考图8，在一个实施例中，这是轮廓板300的示意性表示，当模具板400加热刷毛簇21的第一端23时，该轮廓板在由簇板110定位的刷毛簇21的第二端25上施加力。轮廓板300在刷毛簇21的第二端25上施加力，直到刷毛簇21已采用预定的所期望的长度和/或构型。

在该方法的步骤250处，模具板400被冷却，直到被定位在模具板腔410内的所述多个刷毛簇的熔化的第一端固化。例如，可通过空气喷射、液体冷却或通过任何其他方法来冷却模具板。可将模具板或第一端冷却达预定的时间量，或者直到第一端被确定为充分固化。参考图9，在一个实施例中，其是轮廓板300、簇板110和模具板400的示意性表示，其中模具板被主动地或被动地冷却以允许已熔化且成形的第一端冷却并固化。

在该方法的步骤260处，通过顶出或其他方法从模具板移去成形的刷毛簇。例如，可通过在簇板110上进行拉动而移去成形的刷毛簇。备选地或附加地，可通过经由顶杆和/或空气压力在第一端部23上施加力来移去成形的刷毛簇。参考图10，在一个实施例中，这是具有多个刷毛簇的簇板110的示意性表示，其中第一端23已采用模具板400的模具腔的形状，并且第二端25已采用轮廓板300的廓形或构型。

在该方法的步骤270处，将弹性体材料模制在刷颈部42和刷毛簇的成形的第一端23上方，以形成弹性体基体30。根据实施例，弹性体基体30优选地由柔性热塑性弹性体制成。可相对于刷毛簇的第一端23来定位刷颈部42。可以使用例如模具或其他定位机构来恰当地定位刷颈部42。根据实施例，硬质的刷颈部42可以被设计为促进弹性体基体到刷颈部的融合。例如，如果刷颈部由诸如或类似共聚物之类的材料制成，则这将允许弹性体基体融合到刷颈部，由此增加保持力。另外，这种设计向刷颈部内的刷毛簇提供了更多的灵活性，且因此提供了在刷头内的更多的运动自由度。然而，用于刷颈部42的许多其他材料和构型是可能的。

参考图11，在一个实施例中，这是具有多个刷毛簇的刷10的一部分的示意性表示，每个刷毛簇具有已采用熔化形状的第一端23和已采用所期望的轮廓构型的第二端25。刷毛的成形的第一端已被围绕第一端和刷颈部42形成的弹性体基体30嵌入。在围绕各部件对弹性体基体进行模制之后，刷毛的成形端增加了刷毛簇在成品刷头中的保持性。

根据实施例，本文中所描述或以其他方式设想的方法使得刷毛簇的第一端能够根据模具板腔的设计而采用任何设计。如果一部分延伸出弹性体基体，则刷毛簇的已熔化的成形的第一端可以是可见的。本文中所描述或以其他方式设想的方法还使得刷毛簇的第一端能够在没有环或其他附加结构的情况下嵌入弹性体基体或其他保持机构中。本文中所描述或以其他方式设想的方法还使得刷毛簇的第二端能够根据轮廓板的设计而采用任何设计。

如本文中所定义和使用的，所有定义应被理解为以字典定义、通过引用并入的文档中的定义和/或所定义术语的普通含义为准。

除非明确指示为相反，否则如本文中在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一个”和“一种”应被理解为意指“至少一个”。

如本文中在说明书和权利要求书中使用的，短语“和/或”应被理解为意指如此结合的要素(即，在一些情况下共同地存在而在其他情况下分离地存在的要素)中的“任一个或两个”。用“和/或”列出的多个要素应以相同的方式解释，即，如此结合的要素中的“一个或多个”。除了由“和/或”子句具体标识的要素之外，还可任选地存在其他要素，无论与那些具体标识的要素相关还是无关。

如本文中在说明书和权利要求书中所使用的，“或”应被理解为具有与如上文所定义的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或者“和/或”应被解释为包含性的，即包含若干个要素或要素列表中的至少一个(但也包括多于一个)以及(任选地)附加的未列出的项目。只有明确指示为相反的术语(诸如“……中的仅一个”或“……中的恰好一个”，或当在权利要求书中使用时，“由……组成”)才将是指包括若干个要素或要素列表中的恰好一个要素。一般而言，如本文中所使用的术语“或”只有当排他性术语(诸如，“任一个”、“……中的一个”、“……中的仅一个”或“……中的恰好一个”在前时，才应被解释为指示排他性的替代方案(即，“一个或另一个，但不是两个”)。

如本文中在说明书和权利要求书中所使用的，在提及一个或多个要素的列表时，短语“至少一个”应被理解为意指从该要素列表中的任何一个或多个要素中选择的至少一个要素，但不一定包括要素列表内具体列出的每个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中要素的任何组合。该定义还允许可任选地存在除了短语“至少一个”所指代的要素列表内具体标识的要素之外的要素，无论与那些具体标识的要素相关还是无关。

还应理解的是，除非明确相反指示，否则在本文中要求保护的任何方法中，包括多于一个步骤或动作，该方法的步骤或动作的顺序不一定限于叙述该方法的步骤或动作的顺序。

在权利要求书以及以上说明书中，所有过渡短语(诸如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”，“由……组成”等等将被理解为开放式的，即意指包括但不限于。仅过渡短语“由……组成”和“基本上由……组成”应分别是封闭的或半封闭的过渡短语。

虽然本文中已描述和图示了若干个发明性实施例，但是本领域普通技术人员将容易地设想多种其他手段和/或结构，以用于执行功能和/或获得结果和/或本文中所描述的优点中的一个或多个优点，并且这样的变化和/或修改中的每个变化和/或修改被认为在本文中所描述的发明性实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地了解，本文中所描述的所有参数、尺寸、材料和构型意在为示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或构型将取决于具体应用或者使用发明性教导所针对的应用。本领域技术人员将认识到或者使用不超过常规实验就能够确定本文中所描述的具体发明性实施例的许多等同物。因此，将理解，前述实施例仅作为示例呈现，并且在所附权利要求书及其等同物的范围内，除了如具体描述和要求保护之外，还可实践发明性实施例。本公开的发明性实施例涉及本文中所描述的每个单独特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不相互矛盾，则两个或更多个这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合均被包括在本公开的发明性范围内。

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