В примере 6 в независимый пункт формулы изобретения включен признак, выраженный общим понятием, характеризующим свойство гибкости шейки щетки в виде "шейка зубной щетки выполнена более гибкой, чем ручка", а в зависимые пункты формулы включены признаки, характеризующие частные случаи реализации общего признака "шейка зубной щетки выполнена более гибкой, чем ручка". В п. 2 предложено обеспечить гибкость шейки тем, что "шейка зубной щетки выполнена с площадью сечения меньшей, чем площадь сечения ручки", а в п. 3 тем, что "шейка выполнена с выступами и впадинами, расположенными поперек продольной оси щетки".
Ниже приведены описание, формула и чертежи к патенту Российской Федерации N 2564610, выданному на изобретение "Зубная щетка, имеющая ручку с гибкой частью".
Патент выдан иностранному юридическому лицу. Для таких патентов характерно многоаспектное раскрытие изобретения.
Пример 7.
Патент Российской Федерации N 2564610, дата приоритета: 7 марта 2012 г.
Патентообладатель: ГлаксоСмитКлайн Консьюмер Хелткер ГмбХ унд Ко. КГ (DE)
Автор: КРЕМЕР Ханс (DE)
(54) ЗУБНАЯ ЩЕТКА, ИМЕЮЩАЯ РУЧКУ С ГИБКОЙ ЧАСТЬЮ
Данное изобретение относится к зубным щеткам, в частности к зубным щеткам, которые имеют в ручке гибкую часть.
Зубные щетки в целом имеют головку и ручку, которые определяют продольное направление (необязательно прямолинейное) зубной щетки между ними, при этом между указанной ручкой и головкой в продольном направлении проходит шейка. В целом ручки и головки зубных щеток изготавливают из жесткой пластмассы, такой как полипропилен. Чистящие элементы щетки, такие как щетинки (например, в целом это нити, изготовленные из нейлона), установлены в головке и проходят от нее в поперечном направлении относительно указанного продольного направления.
Известны зубные щетки, в конструкцию которых входит упруго-гибкая часть, принимающая на себя избыточное давление щетки в процессе ее использования и тем самым уменьшающая вероятность повреждения зубов и мягких тканей полости рта, таких как десны, в результате чрезмерного надавливания. В патенте США N 5054154 описана зубная щетка, в которой между ручкой и головкой выполнен эластичный сегмент в виде выемок, проходящих через щетку в направлении ширины и содержащих эластичный резиноподобный материал. Другая известная форма такой гибкой части описана в Европейском патентном документе EP-A-0336641 A. Указанная часть выполнена в виде S-образно изогнутой волнообразной зоны, расположенной в продольном направлении между головкой и ручкой и содержащей пластины, проходящие в поперечном направлении и соединенные за одно целое изгибами, имеющими впадины между указанными пластинами, причем данная зона предпочтительно выполнена более жесткой с помощью продольного ребра, проходящего через изгибы. В международной публикации WO-A-01/43580 описана модификация данной зоны, которая содержит пластины и изгибы и в которой в изгибах между пластинами расположен термопластичный эластомерный материал, при этом гибкость данной зоны можно регулировать посредством перемещаемого в продольном направлении ползунка, пересекающего изгибы.
С момента появления указанных ранних публикаций зубные щетки, имеющие такую волнообразную зону и направленные на оптимизацию гибкости, были реализованы настоящим заявителем под товарными знаками "AQUAFRESH" и "DrBEST". Решение, используемое в данных промышленных вариантах выполнения, заключается исключительно в использовании продольного ребра, как описано в Европейском патентном документе EP-A-0336641. В продаже имеются такие зубные щетки, дополнительно имеющие гибкое соединение, расположенное между головкой и шейкой зубной щетки или расположенное в самой шейке зубной щетки. Такие зубные щетки описаны, например, в международной публикации WO-A-98/37788.
Также известно о включении частей, выполненных из эластомерного материала, в головки и ручки зубных щеток для изменения гибкости и для других целей. Например, в международной публикации WO-A-96/28993 описана S-образно изогнутая волнообразная зона, через которую в продольном направлении проходит стержень, выполненный из эластомерного материала. В международной публикации WO-A-97/25899 описаны выполненные из эластомера сегменты, которые расположены в головке зубной щетки для изменения гибкости, а также в ручке для улучшения ее захвата и в эстетических целях. В международной публикации WO-A-98/05241 описаны канавки, выполненные в головке зубной щетки и заполненные эластомером, для изменения гибкости. В Европейском патентном документе EP-A-1350442 описана головка зубной щетки, гибкость которой обеспечена шарнирным соединением, содержащим эластомер. В патенте США на промышленный образец D 450928 предложена ручка зубной щетки, выполненная с S-образно изогнутой волнообразной зоной.
Зубные щетки, выполненные с указанной волнообразной зоной, особенно те зубные щетки, которые также содержат упомянутое выше гибкое соединение между головкой и шейкой, имеют следующий недостаток. А именно при наличии известной волнообразной зоны, содержащей продольное ребро, напряжение, испытываемое зубной щеткой при чистке зубов, распределяется не оптимально, и зубная щетка предрасположена к повреждению в процессе использования. Установлено, что в зубных щетках, которые также содержат гибкое соединение между головкой и шейкой, волнообразные части, содержащие пластины и изгибы, могут быть настолько жесткими, что в процессе использования указанное гибкое соединение между головкой и шейкой может подвергаться избыточному напряжению, что приводит к повреждению и уменьшению срока службы щетки. Задача данного изобретения заключается в решении указанных проблем. Другие задачи и преимущества данного изобретения будут понятны из приведенного ниже описания.
Согласно данному изобретению предложена зубная щетка, содержащая головку и захватную ручку, которые выполнены как единое целое из пластмассы и расположены вдоль продольного направления головка - ручка, при этом между ручкой и головкой расположена шейка, от головки проходят щетинки в поперечном направлении относительно продольного направления, а направление ширины зубной щетки перпендикулярно продольному и поперечному направлениям, причем между шейкой и ручкой в продольном направлении расположена волнообразная зона, содержащая пластины, проходящие в поперечном направлении и соединенные за одно целое изгибами, имеющими впадины, которые расположены в продольном направлении между пластинами, имеют направление поперечной глубины и содержат термопластичный эластомерный материал, присоединенный к пластмассе, из которой выполнены указанные пластины, при этом указанная зубная щетка отличается тем, что твердость по Шору A термопластичного эластомерного материала составляет 60 - 70 единиц.
Авторами изобретения установлено, что использование данного термопластичного эластомерного материала обеспечивает оптимизацию упругой гибкости волнообразной зоны, особенно при тех соотношениях, которые приведены в данном документе.
Предпочтительно имеются четыре указанных пластины.
Предпочтительно термопластичный эластомерный материал заполняет по меньшей мере 60% глубины "Б" и по меньшей мере 60% ширины по меньшей мере одной впадины, предпочтительно каждой впадины, более предпочтительно 75 - 90% глубины "Б" и 75 - 90% ширины. Предпочтительно термопластичный эластомерный материал занимает по меньшей мере 60% объема по меньшей мере одной впадины, предпочтительно каждой впадины, более предпочтительно 65 - 80%.
Применяемый в данном документе термин "поперечный" включает перпендикулярное направление и относится к направлению, проходящему под углом от 45 до 90° к продольному направлению. Предпочтительно поперечные направления смежных в продольном направлении пар пластин, т.е. направления плоскости, расположенной посередине между противоположными в продольном направлении поверхностями пластины, расположены под углом от 0 до 15° относительно друг друга.
Предпочтительно каждая из четырех пластин имеет продольную толщину "T", составляющую 1,2 - 2,2 мм, проходящую в поперечном направлении длину "L" между противоположными в поперечном направлении изгибами, составляющую 9 - 13 мм, и ширину "W" в направлении ширины, составляющую 9 - 14 мм, при этом четыре пластины в продольном направлении ограничивают три впадины, расположенные
между смежными в продольном направлении парами пластин, причем каждая впадина имеет поперечную глубину "D", составляющую 6 - 11 мм, продольную ширину "B", составляющую 1 - 2 мм по меньшей мере для 60% низовой глубины впадины. При этом каждая впадина содержит термопластичный эластомерный материал с твердостью по Шору A, составляющей 60 - 70 единиц, присоединенный к пластмассе пластин, между которыми расположена указанная впадина.
Авторами изобретения установлено, что указанные ориентации, размеры и их соотношения обеспечивают оптимизацию упругой гибкости волнообразной зоны без необходимости использования ребра, проходящего в продольном направлении через пластины для изменения гибкости волнообразной зоны. Таким образом, в предпочтительном варианте выполнения данного изобретения волнообразная зона не имеет проходящего в продольном направлении ребра. Данная оптимизация гибкости связана с возможностью смягчения зубной щеткой избыточного давления, возникающего в процессе чистки зубов, и в то же время обеспечивает эргономичность в плане жесткости и ощущение "обратной связи", получаемое пользователем через ручку при использовании щетки.
Вцелом длина зубной щетки согласно изобретению от крайнего продольного конца ручки щетки до крайней точки противоположного продольного конца ее головки составляет 190 - 200 мм.
Вцелом длина головки от точки, в которой шейка начинает расширяться в направлении ширины с образованием головки, до конца головки, наиболее удаленного в продольном направлении от ручки, составляет 33 - 35 мм.
Вцелом длина ручки от ее продольного конца, наиболее удаленного от головки, до начала волнообразной зоны составляет 105 - 115 мм.
Вцелом общая длина волнообразной зоны составляет 15 - 20 мм.
Вцелом длина шейки от конца волнообразной зоны, ближайшего к головке, до точки, в которой шейка начинает расширяться в направлении ширины с образованием головки, составляет 30 - 40 мм. В целом толщина шейки в поперечном направлении может составлять 5,5 - 3,5 мм и в целом может постепенно уменьшаться по направлению к головке зубной щетки. Поперечное сечение шейки может иметь любую целесообразную или общепринятую форму, например, полукруглую, прямоугольную (в некоторых случаях с закругленными углами). Шейка может иметь продольные проточные каналы, обеспечивающие при изготовлении щетки способом литья под давлением впуск эластомера в смежных с ручкой местоположениях, а также его прохождение по шейке по направлению к головке или обратно.
Предпочтительно поперечные направления смежных в продольном направлении пар пластин расположены под углом 7 - 10° относительно друг друга. Поперечные направления могут быть параллельны друг другу.
Предпочтительно, если смотреть в продольном направлении, пластины могут иметь в целом прямоугольную (включая квадратную) форму, предпочтительно с закругленными углами.
Впредпочтительном варианте выполнения продольная толщина "Т" пластин составляет 1,5 - 2,0 мм.
Вдругом предпочтительном варианте выполнения проходящая в поперечном направлении длина "L" пластин между крайними точками противоположных в поперечном направлении изгибов составляет 9 - 12 мм.
Вдругом предпочтительном варианте выполнения ширина "W" пластин составляет 9 - 12 мм в направлении ширины. Допустимо, что ширина "W" пластин уменьшается по направлению к головке зубной щетки. Например, две пластины, ближайшие к ручке зубной щетки, могут иметь, по существу, одинаковую ширину "W", а ширина двух пластин, расположенных ближе к головке зубной щетки, может прогрессивно уменьшаться. Такое сужение по ширине может обеспечивать улучшение гибкости волнообразной зоны путем концентрирования гибкости на конце волнообразной зоны, ближайшем к головке зубной щетки, который испытывает давление в процессе чистки зубов.
Вдругом предпочтительном варианте выполнения глубина "D" впадин составляет 6 - 11 мм. Например, три впадины могут иметь разную глубину, при этом средняя в продольном направлении
впадина является самой глубокой.
Вдругом предпочтительном варианте выполнения продольная ширина "B" впадин постепенно уменьшается по направлению ко дну впадины и составляет 1 - 1,5 мм для по меньшей мере 60% глубины впадины.
Впредпочтительном варианте выполнения изгибы выполнены в виде дуги окружности, наружный радиус кривизны которой, определяющий крайнюю точку изгиба, составляет 2 - 2,5 мм, более предпочтительно 2,25 - 2,35 мм. В предпочтительном варианте выполнения толщина изгибов в радиальном направлении составляет 1,5 - 2 мм. Установлено, что указанный радиус кривизны и толщина изгибов могут обеспечивать оптимизацию гибкости волнообразной зоны и в то же время уменьшение возможности разрушения волнообразной зоны в процессе использования щетки.
Впредпочтительном варианте выполнения на каждом продольном конце волнообразной зоны расположена концевая впадина, выполненная в пластмассе и ограниченная на одной продольной стороне смежной пластиной, а на другой продольной стороне смежной поверхностью ручки или головки, при этом указанные концевые впадины также содержат термопластичный эластомерный материал, у которого твердость по Шору A составляет 60 - 70 единиц и который присоединен к пластмассе.
Указанная концевая впадина может служить буфером, смягчающим силовое воздействие между шейкой на одном продольном конце волнообразной зоны и ручкой на другом конце. Предпочтительно поперечная глубина "E" данных концевых впадин может составлять 5 - 7 мм, а продольная ширина "B" составляет 1 - 2 мм для по меньшей мере 60% низовой глубины впадины. Предпочтительно термопластичный эластомерный материал заполняет по меньшей мере 60% поперечной глубины "D" и по меньшей мере 60% ширины каждой впадины.
Предпочтительно шейка сплюснута в поперечном направлении. В целом толщина "TN" шейки в поперечном направлении составляет 3,5 - 4,5 мм, например приблизительно 4 мм. В целом ширина шейки составляет от 5 до 10 мм, и в целом шейка сходит на конус, сужаясь по направлению к головке, например ширина шейки составляет приблизительно 9,5 мм на ближайшем к волнообразной зоне конце и приблизительно 6 мм в той точке, где шейка начинает расширяться в направлении ширины с образованием головки. Для шейки могут быть использованы разные формы сечения в поперечном разрезе, например, прямоугольная, трапециевидная, полукруглая, или упомянутые выше формы, прерываемые проходящими в продольном направлении формующими каналами, по которым в процессе литья под давлением вводят термопластичный эластомерный материал, образующий отстоящие части зубной щетки, выполненные из термопластичного эластомера.
В предпочтительном варианте выполнения предложенная зубная щетка также содержит гибкое соединение, расположенное в продольном направлении между волнообразной зоной и головкой зубной щетки.
Предпочтительно данное гибкое соединение расположено в шейке, разделяя ее тем самым на две отдельные в продольном направлении части, по одной на каждой продольной стороне указанного соединения, при этом первая часть расположена ближе к ручке, а вторая часть расположена ближе к головке. Относительные соотношения продольных размеров первой и второй частей могут лежать в диапазоне 8,5 - 8 : 1. Установлено, что данные соотношения обеспечивают оптимизацию распределения усилий между гибкой волнообразной зоной и гибким соединением.
Соответственно данное гибкое соединение может содержать утоненную часть, выполненную за одно целое с шейкой, при этом данная часть утонена в поперечном направлении и (или) в направлении ширины относительно непосредственно смежных с ней в продольном направлении частей шейки или относительно непосредственно смежных в продольном направлении частей шейки и головки зубной щетки.
В альтернативном варианте выполнения данное гибкое соединение может быть расположено между шейкой и головкой зубной щетки. Соответственно данное гибкое соединение содержит часть, выполненную за одно целое с шейкой и головкой и имеющую утонение в поперечном направлении и (или) в направлении ширины относительно непосредственно смежных в продольном направлении частей шейки и головки зубной щетки.
Предпочтительно утоненная часть имеет вид выполненного из пластмассы и проходящего в продольном направлении стержня, продольный размер которого составляет 1 - 2 мм, размер в направлении ширины составляет 2 - 3 мм, а поперечный размер составляет 1,5 - 2,5 мм. Сечение данного стержня в поперечном разрезе может иметь круглую или овальную форму.
Впредпочтительном варианте выполнения все поверхности указанного стержня, обращенные в поперечном направлении и в направлении ширины, окружены термопластичным эластомерным материалом, имеющим сферическую форму, при этом соответственно диаметр сферы составляет 6 - 7
мм.Соответственно данный термопластичный материал может представлять собой такой же термопластичный эластомерный материал, как и расположенный во впадинах, так что один и тот же термопластичный эластомерный материал может быть использован во всех местоположениях. Этого можно добиться путем создания в пластмассе зубной щетки одного или нескольких проточных каналов, по которым термопластичный эластомерный материал, подаваемый во впускное отверстие литьевой формы, окружающей выполненную из пластмассы часть зубной щетки, может протекать из одного места в другое. Использование таких каналов для переноса в процессе изготовления термопластичного эластомера из одного места зубной щетки в другое является обычным при производстве зубных щеток. В альтернативном варианте выполнения для введения термопластичного эластомерного материала в отдельные места зубной щетки можно использовать несколько впускных мест.
Впредпочтительном варианте выполнения ближайший к волнообразной зоне конец гибкого соединения расположен в пределах 30 мм от конца волнообразной зоны, ближайшего к волнообразной зоне.
Если зубная щетка согласно данному изобретению содержит указанное гибкое соединение, то предпочтительно часть шейки, расположенная между гибким соединением и волнообразной зоной (в данном случае "первая часть"), выполнена таким образом, что под воздействием усилий, прикладываемых
впроцессе чистки зубов, данная первая часть остается жесткой по сравнению с гибкостью гибкого соединения и волнообразной зоны. Например, это может быть обеспечено первой частью, поперечная толщина которой составляет по меньшей мере 3,5 мм, предпочтительно по меньшей мере 4 мм, а ширина
внаправлении ширины составляет по меньшей мере 5 мм, предпочтительно по меньшей мере 5,5 мм. В процессе использования данная конструкция способствует передаче усилия от головки щетки к волнообразной зоне, так что волнообразная зона может смягчать значительную часть усилий, прикладываемых при чистке зубов, и обеспечивать защиту гибкого соединения (если оно предусмотрено) от данного силового воздействия, тем самым уменьшая вероятность повреждения указанного гибкого соединения.
Установлено, что указанные выше размеры и конструкция могут обеспечить зубную щетку, гибкость которой в процессе чистки зубов улучшена по сравнению с известными зубными щетками и в которой снижена возможность разрушения гибкого соединения, выполненного в шейке. Предполагается, что данное преимущество обеспечивается посредством упомянутой выше изогнутой в виде буквы 5 волнообразной зоны, имеющей оптимальную гибкость и обеспечивающей распределение напряжения вдоль зубной щетки с обеспечением уменьшения предела прочности на разрушение в зоне гибкого соединения.
Соответствующие пластмассы для зубной щетки согласно данному изобретению представляют собой пластмассы, модуль упругости которых составляет по меньшей мере приблизительно 500 МПа, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 1 000 МПа, и которые находят широкое применение при производстве зубных щеток. Например, соответствующие пластмассы включают полиамиды и полипропилены. Примером соответствующего полиамида является материал Ультрамид B3TM (продаваемый концерном "BASF", ФРГ), модуль упругости которого составляет (согласно стандарту 53452 DIN) 3 000 единиц. Примером соответствующего полипропилена является материал Неволен 1100 HXTM (продаваемый концерном "BASF", ФРГ), который является гомополимером, модуль упругости которого составляет (согласно стандарту 53457 DIN) 1 400 единиц. Данный полипропиленовый гомополимер может использоваться опционально в смеси с полипропиленовым блоксополимером, таким как материал Неволен 2500 HXTM (продаваемый концерном "BASF", ФРГ), например, в весовом соотношении 80:20 (1100 HX : 2500 HX). К другим соответствующим полипропиленам относятся полипропилен РМ 1600 (продаваемый компанией "Shell"), модуль упругости которого составляет (согласно стандарту 178 ISO) 1 500 МПа, Apryl 3400 MAITM компании "Elf Atochem", Неволен 2400 H и 1106, а также Borealis HG 365 P.