口腔护理器具及用于所述口腔护理器具的长丝的制作方法

本专利申请要求于2016年8月29日提交的美国专利申请第15/250,497号的优先权利益，所述美国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术：

用于口腔护理器具刷毛的渐缩长丝已广泛用于牙刷市场中多年。这些渐缩长丝大部分经过化学处理，并且提供细长针状尖端，这些尖端允许它们在牙齿之间和在牙龈线处更好地清洁，并且为用户提供优异的口腔感觉。问题在于，这些长丝相对昂贵，化学浸没过程难以管理，且对可使用的长丝材料以及可用锥形轮廓形状存在限制。举例来说，由尼龙制成的长丝通常不可依据化学渐缩进行修改，所述化学渐缩通常用于由PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)组成的长丝。然而，由于其更具柔软度和柔韧性，尼龙对于一些用户来说优于PBT。如果使用的是机械渐缩或末尾圆整(参见，例如图1)，则不管长丝材料如何，通常都不能复制与相关联于牙齿间清洁效果和柔软度的化学处理对应物相同的细长尖端直径和长锥形长度。另一方面，机械处理在长丝的经处理区域中产生较大的表面粗糙度，这是实现牙齿间清洁效果的期望特征。因此，需要具有像化学渐缩长丝那样的细长尖端和长锥形长度但具有机械处理长丝的较高表面粗糙度益处的机械渐缩长丝。

技术实现要素：

本发明提供了一种牙齿清洁长丝，其有利地具有由针状轮廓表征的化学处理长丝的期望长锥形长度和小尖端直径以及机械处理长丝的较大尖端面积表面粗糙度。在一个实施例中，这种长丝可以通过机械渐缩产生。所述长丝可以用作并入于口腔护理器具(例如但不限于牙刷)中的刷毛。

在一个方面中，本发明可为一种用于口腔护理器具的长丝，所述口腔护理器具包括：终止于尖端中且具有渐缩端部的细长轴；在所述渐缩端部中的5mm或更长的锥形长度；以及至少0.20的区域表面粗糙度值。

在另一方面中，本发明可以是一种用于口腔护理器具的机械渐缩长丝，其包括：终止于尖端中且具有机械渐缩端部的细长轴；所述渐缩端部中的5mm或更长的锥形长度；在所述渐缩端部中距所述尖端0.05mm处测量的小于10微米的尖端直径；以及至少0.20的区域表面粗糙度值。

在另一方面中，本发明可以是一种口腔护理器具，其包括：手柄；由所述手柄支撑的头部；以及从所述头部延伸的多个牙齿清洁元件，所述多个牙齿清洁元件包括机械渐缩的刷毛长丝；所述长丝各自包含终止于尖端中且具有渐缩端部的细长轴、在所述渐缩端部中测量的5mm或更长的锥形长度，以及至少0.20的区域表面粗糙度值。

本发明的其它适用领域从下文提供的具体实施方式将会变得显而易见。应了解，详细说明和特定实施例虽然指示本发明的优选实施方案，但旨在仅用于说明的目的而无意限制本发明的范围。

附图说明

从详细说明和附图中将更全面地理解本发明，其中：

图1是已知机械末端圆整刷毛长丝；

图2是根据本公开的机械渐缩刷毛长丝；以及

图3是并有图2的长丝的口腔护理器具。

所有附图均是示意性的，并且未必按比例绘制。

具体实施方式

以下对优选实施方案的描述在本质上仅是示例性的，并且决不意图限制本发明、本发明的应用或用途。

根据本发明的原理的说明性实施方案的描述旨在结合附图阅读，这些附图将被视为整个书面描述的部分。在本文中公开的本发明的实施方案的描述中，对方向或取向的任何提及仅旨在方便描述，而无意以任何方式限制本发明的范围。相对性术语例如“下部”、“上部”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”以及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应理解成参考如稍后描述的或在论述到的附图中示出的取向。这些相对性术语仅是为了方便描述，而并不要求装置以特定取向构造或操作，除非明确指明如此。术语例如“附接”、“附连”、“连接”、“联接”、“互连”以及类似词语是指其中结构彼此或直接或通过居间结构间接固定或附接的关系，以及两者可移动或固定不动的附接或关系，除非另外明确描述并非如此。此外，参考示例性实施方案来例示本发明的特征和益处。因此，本发明明显不应限于示出可单独或以其它特征组合存在的特征的一些可能的非限制性组合的此类示例性实施方案；本发明的范围由随附权利要求书限定。

如通篇所用，范围用作描述范围内的每个值的简略表达方式。范围内的任何值都可选为范围终点。另外，本文引用的所有参考文献据此全文以引用方式并入。如果本公开中的限定和所引用参考文献的限定发生冲突，则以本公开为准。

与市场上的现有机械末端圆整长丝不同，本公开涉及的刷毛长丝以机械方式成锥形的，从而产生与化学渐缩长丝的小尖端直径和长锥形长度相当的轮廓和尺寸。机械过程通常在成簇之前施加，以将长丝附接到例如牙刷的口腔护理器具的头部，但这些长丝在各种实施例中可以在成簇之前或之后机械渐缩。长丝可以在一侧或两侧上为锥形。相对的另一端将是末端圆整的。预处理的刷毛长丝可具有圆形、矩形或特殊形状横截面。

用于牙齿间清洁效果的锥形刷毛长丝的期望特征可主要等同于三个特征或参数：(1)小尖端直径；(2)长锥形长度；以及(3)高表面粗糙度。前两个参数允许长丝有效地到达牙齿之间，而较高的粗糙度值通过改善对牙齿的刷洗作用而促进牙齿间碎屑去除。

图2描绘根据本公开的长丝20。长丝20包括纵向轴线A-A、具有直径D1的细长轴21。所述轴包含用于附接到牙齿清洁器具的安装端部22，和被配置成用于牙齿间清洁的相对的渐缩端部24。在另一命名法中，安装端部22因此也可以被认为是长丝的近端，并且渐缩端部24可以被认为是远端。在一些实施例中，安装端部22可以是具有圆形横截面的大体上圆柱形，并且在其它实施例中，作为一些非限制性实例，可具有不对称或其它多边形和非多边形横截面形状。横截面形状不限制本发明。安装端部22可以具有与所提供的基部长丝材料相同的直径D1。应理解，非圆形形状可以与由假想圆形成的直径D1相等，所述假想圆可被绘制以包围这种形状。

渐缩端部24限定末端或尖端28。尖端28可为尖的或具有其它形状，包含略微倒圆轮廓或平端表面。渐缩端部24在从安装端22朝向长丝的尖端28移动时具有稍微逐渐减小的直径。因此，渐缩端部24具有逐渐较小的直径，每个直径小于基部长丝材料的直径D1并且在尖端28中结束。渐缩端部24具有锥形长度T1，其特征在于具有小于直径D1的直径的长丝20的长度。因此，T1是从尖端28到长丝轴21上的轴的全直径D1起始的点P测量。

在一些实例中，但不限于，锥形长度T1可以是5mm或更长，以形成长锥形长度，其与化学渐缩长丝相当，但与已知机械末端圆整刷毛长丝的显著较短锥形长度相反(参见，例如图1)。在一些实施例中，锥形长度T1可介于5mm到7mm之间且包含5mm和7mm。刷毛长丝20优选地具有在距尖端28相距距离L＝0.5mm处测量的尖端直径D2，其小于0.01mm(或10微米)，其表征通过化学渐缩过程产生的刷毛长丝的长而细定锥形端。当测量一组刷毛长丝时，优选地，所述组具有小于0.01mm的平均尖端直径D2。

优选地，长丝20经机械处理或渐缩以产生渐缩端部24。有利地，这不仅产生像化学处理或浸渍的刷毛长丝那样的锥形长度和小尖端直径以实现牙齿间清洁效果，而且进一步有利地赋予由与增强的牙齿表面清洁性能相等的机械渐缩过程产生的较大表面粗糙度的高度合乎需要的属性。相反，通常浸没在腐蚀性浴槽中一段时间的化学浸渍刷毛产生不利于改善对牙齿的刷洗作用的平滑刷毛表面。机械渐缩过程可包括向长丝应用研磨、刀锉和/或切割机构或工具，所述机构或工具从长丝移除基部材料以产生具有本文所描述的尺寸和特征的渐缩端部24。

实例1

根据本公开产生机械渐缩刷毛长丝。使用共焦和扫描电子显微镜进行对样品的测量以获得关于渐缩端部24的渐缩数据。在测量的一个样品中，渐缩端部24的尖端直径D2(距尖端0.05mm处测量)为9.793微米。这较之于具有9.430微米的尖端直径D2的化学渐缩长丝的比较样品更为有利；样品和比较样品两者皆降低到表征长而细定锥形刷毛端的所需10微米直径限制或阈值以下。在根据本公开产生的五个机械渐尖刷毛长丝的组中，所述组表现出为9.6微米的平均尖端直径D2。

针对根据本公开产生的前述样品的渐缩端部24记录的额外直径测量值在距尖端0.01mm处为8.352微米直径，且在距尖端0.02mm处为7.741微米直径。这些值类似地低于10微米直径的目标。

实例2

如本文已经指出的，与改善的牙齿间清洁效应相等的额外期望特征是执行牙齿间清洁的刷毛长丝的渐缩端部中的表面的粗糙度。针对经由根据本公开的机械处理而渐缩的刷毛长丝样本与经由化学处理而渐缩的刷毛长丝的比较样品进行测试。使用非接触式3D表面分析仪基于扫描白光和相移干涉计量来测量表面粗糙度以确定区域三维粗糙度Sa。针对样品的机械和化学渐缩组各测量四个长丝。

测试结果表明，根据本公开的机械渐缩刷毛在距尖端4mm处具有平均表面粗糙度Sa值0.68，并且其在距尖端7mm处为0.09；所述较高值表示较粗糙表面轮廓。4mm测量值落入长丝的经处理的渐缩端部内，而7mm测量值仅通过比较而表示未经处理的基部长丝材料仅超出机械处理的锥形长度。

相比之下，化学渐缩刷毛在距尖端4mm处具有平均表面粗糙度Sa值0.15，且在距尖端7mm处具有0.07。这些值表示相对平滑的未粗糙化的长丝表面，即使在4mm处的经处理渐缩区域中也是这样。因此，根据本公开产生的机械渐缩刷毛长丝20有利地在长丝的渐缩端部中表现出较高表面粗糙度，同时具有与化学处理刷毛长丝相当的期望长渐缩端部和细渐缩端部。因此，本发明刷毛长丝20表现出机械末端圆整和化学渐缩长丝两者的最佳特征，这些长丝与改善的牙齿间清洁效果相关联。

基于前述内容，根据本公开产生的机械渐缩刷毛长丝优选地具有在渐缩端部24中测量的区域表面粗糙度Sa值，所述渐缩端部粗糙度Sa值超过上文所描述的具有类似锥形长度和直径的化学渐缩长丝的粗糙度。在机械渐缩长丝的渐缩端部24中测量的区域表面粗糙度Sa值因此优选地为至少0.20，且更优选地为至少0.50。

对与锥形刷毛长丝和牙齿间清洁效果相关联的前述三个特征进行量化的一种方式是使用由以下表达式表示的定义为纳尔逊比率(Ω)的方程式：

其中：

λ目标＝目标锥形长度

基于锥形长度；以mm测量

θ实际＝(基部直径)-(测量渐缩尖端直径)

θ目标＝(基部直径)-(目标渐缩尖端直径)(0.01mm))

基于以mm测量的0.05mm处的尖端直径

φ实际＝Sa尖端-Sa基部＝ΔS实际

φ目标＝Sa尖端-Sa基部＝ΔS目标

基于在“尖端”和“主体”处的表面粗糙度Sa(RMS)(在此情况下，分别在距尖端4mm和7mm处测量)。以微米测量。

纳尔逊比率基本上比较目标或规格尖端直径、锥形长度和表面粗糙度与通过渐缩过程产生的终端产品长丝的对应实际值。因此，对于在所有三个值上都与目标规格匹配的理想刷毛长丝的纳尔逊比率优选地至少为“1”。根据本公开产生的匹配化学渐缩性能以实现牙齿间清洁效果的机械渐缩长丝组的纳尔逊比率已通过测量示出为对于每个长丝在0.8到1.20之间，并且在非限制性优选实施例中，对于每个长丝落入0.980与1.10之间。相比之下，先前已知的化学渐缩和机械圆整的长丝组具有的纳尔逊比率已经示出为落入0.00与0.998之间，但在此范围外存在一些数据点例外情况。在长丝20被并入口腔护理器具中的情况下，附接到口腔护理器具的多根长丝可对于一组长丝具有在上述范围0.8至1.20之间并且更优选地在0.980与1.10之间的平均纳尔逊比率。在一个非限制性实施例中，目标渐缩尖端直径为0.01mm。锥形长度和表面粗糙度的目标可分别为7mm和0.68微米。

在优选实施例中，所使用的机械渐缩长丝材料可为尼龙。然而，在其它实施方案中，可以使用具有根据本公开的特征的机械处理的渐缩端部的不同刷毛长丝材料(例如但不限于PBT、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，和适用于口腔护理器具中的其它材料。因此，本发明不限于单独使用尼龙用于刷毛长丝。

机械渐缩长丝20可并入到任何合适类型的口腔护理器具中，例如图3所示的手动或电动牙刷50。牙刷50通常包含手柄51和由手柄支撑的头部52。刷毛长丝20可通过任何合适的方式附接到这种牙刷的头部，所述方式包含无锚成簇(AFT)。固定方法不限制本发明。长丝20可完全用作用于刷子中的唯一牙齿清洁元件，或形成至少一些刷毛簇绒，或与牙刷头部的内部和/或外围区域上的其它类型的刷毛长丝和/或弹性体元件组合地混合。在一些实施例中，长丝20可以设置在牙刷头部的外围区域中以在刷牙期间靠近牙龈和牙齿界面而定位。

尽管已经用应用于口腔护理器具来描述机械渐缩长丝20，但应了解，其它应用可使用刷毛长丝。例如，但不限于，长丝20可用于化妆品刷、涂漆刷、毛刷、通用刷、清洁刷，并且其它应用形成具有本文所述特征的刷毛长丝。因此，最终用途不一定是对本发明的限制。

虽然已关于特定实例(包含实施本发明的当前优选模式)描述了本发明，但是本领域的技术人员应了解，存在上文所述的系统和技术的众多变型和置换。应了解，可利用其它实施例，并且可在不脱离本发明的范围的情况下进行结构和功能修改。因此，本发明的精神和范围应广义地解释为如随附的权利要求书中陈述的。

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