Предпочтительной пластмассой является полипропилен, особенно серийно выпускаемый полипропиленовый материал 100-GA04, поставляемый компанией "Ineos".
Соответствующие термопластичные эластомерные материалы для зубной щетки согласно данному изобретению включают материалы, известные под торговыми наименованиями MegolTM и SantoprenTM, при этом также могут использоваться силиконовые эластомерные материалы. К другим соответствующим эластомерным полимерам относятся термопластичные эластомеры на основе стирена (например, стирен-этилен-бутадион-стирен или стирен-бутадион-стирен). Предпочтительными термопластичными эластомерными материалами являются серийно выпускаемые материалы TF7 GST и TH7 GSN, поставляемые компанией "Kraiburg".
Зубная щетка согласно данному изобретению может быть изготовлена с использованием известного процесса литья под давлением, на первом этапе которого изготавливают часть зубной щетки из пластмассы, выполненную в виде единой нераздельной части и имеющую одну или несколько зон, определяющих местоположение и форму части (частей) зубной щетки из термопластичного эластомерного материала, включая местоположение и форму термопластичного эластомерного материала между пластинами. Затем на втором этапе изготовления образованную таким образом часть щетки из пластмассы заключают в полость второй литьевой формы, которая формирует наружный профиль части (частей) зубной щетки из термопластичного эластомера, включая форму термопластичного эластомерного материала между пластинами. Затем в полость второй литьевой формы подают термопластичный эластомерный материал, заполняя тем самым указанную одну или несколько зон и формируя часть (части) из термопластичного эластомерного материала. Подачу термопластичного эластомерного материала проводят при соответствующей температуре и давлении, так что обеспечивается прочное присоединение указанного материала к пластмассе. Соответствующие режимы температуры и давления являются известными.
В головке зубной щетки согласно изобретению могут быть установлены разными известными обычными способами щетинки и (или) другие элементы для чистки полости рта. Согласно одному способу на первом этапе литья под давлением в пластмассе головки зубной щетки могут быть образованы гнездовые отверстия, при этом в указанных гнездовых отверстиях могут удерживаться известным образом пучки щетинок с использованием небольших металлических колец, расположенных вокруг концов пучков. Согласно другому способу концы пучков щетинок могут быть вставлены в ту часть полости первой литьевой формы, которая формирует головку зубной щетки, так что вводимая в полость пластмасса проходит вокруг указанных концов, а затем затвердевает вокруг них, удерживая их на месте.
Зубная щетка согласно данному изобретению описана ниже исключительно путем примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 изображает вид выполненной из пластмассы части зубной щетки согласно данному изобретению в направлении ширины указанной части без термопластичного эластомерного материала.
Фиг. 2 изображает зубную щетку согласно данному изобретению в том же самом направлении, что и на фиг. 1, но с термопластичным эластомерным материалом.
Фиг. 3 изображает вид выполненной из пластмассы части, показанной на фиг. 1, в направлении, перпендикулярном продольному направлению и направлению ширины, а именно в поперечном направлении, которое приблизительно совпадает с направлением щетинок.
Фиг. 4 изображает вид зубной щетки, показанной на фиг. 3, в том же самом направлении, что и на фиг. 3, но с термопластичным эластомерным материалом.
Фиг. 5 показывает продольный разрез волнообразной зоны выполненной из пластмассы части, изображенной на фиг. 1, при этом волнообразная зона показана в увеличенном виде для детализации размеров, указанных в описании.
Обратимся к фиг. 1 - 4. Вся выполненная из пластмассы часть 10 зубной щетки 20 согласно изобретению представляет собой пластмассовую часть головки 11 и ручки 12 для захвата, выполненных за одно целое из пластмассы и расположенных вдоль продольного направления A-A головка - ручка, при этом между ручкой 12 и головкой 11 расположена шейка 13. В головке 11 образованы отверстия 14,
предназначенные для крепления щетинок 15 (изображены на фиг. 2 и 4, но не показаны на фиг. 1 и 3), проходящих от головки 11 в поперечном направлении T-T, которое является поперечным относительно продольного направления A-A. Зубная щетка 10 имеет направление W-W ширины, показанное на фиг. 3 и 4, которое является перпендикулярным к продольному направлению A-A и поперечному направлению T-T.
В продольном направлении между шейкой 13 и ручкой 12 расположена волнообразная зона 16, или часть 16. Данная зона 16 показана в увеличенном виде на фиг. 5 в том же самом направлении, что и на фиг. 1. Волнообразная зона 16 содержит четыре пластины 161, 162, 163, 164, проходящие в поперечном направлении TD. Поперечное направление TD показано на фиг. 5 для пластины 164 и является направлением плоскости, расположенной посередине между противоположными в продольном направлении поверхностями указанной пластины. Поперечные направления других пластин 161, 162, 163 аналогичны указанному направлению, но не показаны для ясности. Пластины 161, 162, 163 и 164 соединены за одно целое тремя изгибами 171, 172, 173, имеющими впадины 181, 182, 183, расположенные в продольном направлении между смежными в продольном направлении пластинами 161, 162, 163, 164.
Длина зубной щетки 20 от крайнего продольного конца ручки 12 до крайнего противоположного продольного конца головки 11 составляет приблизительно 195 мм.
Длина головки 11 от точки 132, в которой шейка 13 начинает расширяться в направлении ширины с образованием головки 11, до конца 111 головки 11, наиболее отдаленного в продольном направлении от ручки 12, составляет приблизительно 34 мм.
Длина ручки 12 от ее продольного конца, наиболее отдаленного от головки 11, до начала зоны 16 составляет примерно 110 мм.
Общая длина зоны 16 составляет приблизительно 17 мм.
Длина шейки 13 от ее конца 131, ближайшего к зоне 16, до точки 132, в которой шейка 13 начинает расширяться в направлении ширины с образованием головки 11, составляет приблизительно 35 мм. Шейка 13 сплюснута в своем поперечном направлении B-B. Толщина шейки в поперечном направлении B-B составляет приблизительно 4 мм на протяжении ее длины, например указанная толщина может составлять приблизительно 5 мм в точке 131 и приблизительно 4 мм в точке 132. Ширина шейки 13 сужается приблизительно от 9,5 мм на ее конце в точке 131, ближайшем к зоне 16, приблизительно до 6 мм в точке 132, в которой шейка 13 начинает расширяться в направлении ширины с образованием головки 11. Сечение шейки 13 в поперечном разрезе относительно направления A-A может иметь, например, в целом прямоугольную или, например, полукруглую форму, или другие формы, при этом шейка может иметь продольные проточные каналы для эластомерного материала.
Как лучше всего видно на фиг. 5, поперечные направления "TD" смежных в продольном направлении пар пластин 161, 162, 163, 164 расположены под углом 7° - 10° друг к другу. Как лучше всего видно на фиг. 5, в данной конструкции поперечное направление TD каждой пластины совпадает с направлением плоскости, расположенной посередине между двумя противоположными в продольном направлении поверхностями пластины. Для наглядности на чертеже показано только направление TD для пластин 163 и 164, но другие пластины аналогичны указанным. Каждая из четырех пластин 161, 162, 163, 164 имеет продольную толщину "T", составляющую 1,5 - 2,0 мм, и проходящую в поперечном направлении длину "L" между противоположными в поперечном направлении изгибами 171, 172, 173, а также между изгибами 171 и 173 и смежными краями впадин 181, 183, составляющую 9 - 12 мм. Как показано на фиг. 3, каждая из четырех пластин имеет ширину "W" в направлении ширины, составляющую 9 - 12 мм. Ширина W изгибов 171, 172, 173 уменьшается по направлению к головке 11. Обе пластины 161, 162, ближайшие к ручке 12, имеют ширину "W", составляющую приблизительно 11,5 мм. Ширина двух пластин 163 и 164, расположенных прогрессивно ближе к головке 11, составляет соответственно 11,2 и 10,2 мм. Если смотреть в продольном направлении, то пластины 161, 162, 163, 164 имеют в целом прямоугольную форму с закругленными углами.
Каждая из трех впадин 181, 182, 183 имеет поперечную глубину "D", составляющую 6 - 9 мм. Размеры глубины впадин 181, 182, 183 хорошо видны на фиг. 5. Глубину D1 впадины 181 измеряют от средней точки линии L1 - L2, проведенной между наружной огибающей изгиба 172 и смежным краем 166
впадины 181, до дна впадины. Глубину D3 впадины 182 измеряют от средней точки линии L4 - L5, проведенной между наружными огибающими смежных впадин 171, 173, до дна впадины 182. Глубину D2 впадины 183 измеряют от средней точки линии L2 - L3, проведенной между наружной огибающей изгиба 172 и смежным с ним краем 167 впадины 183, т.е. от наружной точки выпуклого изгиба пластины 164 до дна впадины 183. Каждая проведенная линия L1 - L2, L2 - L3 и L4 - L5 является касательной к выпуклым точкам изгибов 171, 172, 173.
Три впадины имеют разную глубину. Ближайшая к головке 11 впадина 183 имеет глубину D2, составляющую приблизительно 7 мм, средняя впадина 182 имеет глубину D3, составляющую приблизительно 10 мм, а глубина D1 впадины 181, ближайшей к ручке 12, составляет приблизительно 8 мм, т.е. средняя впадина 182 является самой глубокой.
Три впадины 181, 182, 183 имеют продольную ширину "b", составляющую 1 - 2 мм для по меньшей мере 60% глубины каждой впадины 181, 182, 183. Продольная ширина "b" постепенно уменьшается по направлению ко дну впадины 181, 182, 183 и составляет 1 - 1,5 мм для по меньшей мере 60% глубины каждой указанной впадины 181, 182, 183.
Оконечность каждого из изгибов 171, 172, 173 имеет вид дуги круга с наружным радиусом кривизны, составляющим 2,25 - 2,35 мм. Толщина изгибов, измеряемая в радиальном направлении данного круга, составляет 1,5 - 2 мм.
Часть 10 из пластмассы изготовлена из полипропиленовой пластмассы 100-GA04, поставляемой компанией "Ineos".
На фиг. 2 и 4 изображена зубная щетка согласно изобретению, в целом обозначенная номером 20 позиции и содержащая термопластичный эластомерный материал 21, проходящий поверх части ручки 12 для улучшения захвата ручки пользователем.
Каждая впадина 181, 182, 183 содержит термопластичный эластомерный материал 21, показанный на фиг. 2 и фиг. 4. Термопластичный эластомерный материал представляет собой серийно выпускаемый материал TF7 GST или TFY GSN, поставляемый компанией "Kraiburg", твердость по Шору А которого составляет 60 - 70 единиц. Термопластичный эластомерный материал 21 присоединен к пластмассе пластин 161, 162, 163, 164. Термопластичный эластомерный материал заполняет по меньшей мере 75% поперечной глубины "D" и по меньшей мере 75% глубины "W" каждой впадины 181, 182, 183.
На каждом продольном конце зоны 16 в пластмассе выполнена концевая впадина 184, 185, которая также содержит термопластичный эластомерный материал 21. Указанные концевые впадины 184, 185 могут действовать в качестве буфера, смягчающего силовое воздействие, возникающее между шейкой 13 на одном продольном конце зоны 16 и ручкой 12 на другом конце. Концевая впадина 184, расположенная между зоной 16 и ручкой 12, имеет поперечную глубину "E1", составляющую 5,5 - 6,5 мм, предпочтительно приблизительно 6 мм, измеряемую, как изображено на фиг. 5, между продольным выступом поверхности ручки 12 и противоположной поверхностью пластины 161, при этом продольная ширина "b" впадины 184 составляет 1 - 2 мм по всей глубине указанной впадины. Концевая впадина 185, расположенная между зоной 16 и шейкой 13, имеет поперечную глубину "E2", составляющую приблизительно 6 мм, измеряемую, как изображено на фиг. 5, между продольным выступом поверхности шейки 13 и противоположной поверхностью пластины 164, при этом продольная ширина "b" впадины 185 составляет 1 - 2 мм по всей глубине указанной впадины.
Как изображено на фиг. 2 и 4, указанные концевые впадины 184, 185 также содержат термопластичный эластомерный материал, твердость по Шору А которого составляет 60 - 70 единиц и который присоединен к пластмассе пластин 161, 164 и, соответственно, к пластмассе ручки 12 и шейки 13, при этом указанный эластомерный материал заполняет по меньшей мере 75% поперечной глубины E1, E2 и по меньшей мере 60% ширины концевой впадины 184, 185.
Кроме того, зубная щетка 20 согласно изобретению содержит гибкое соединение 30 (обозначенное в целом), показанное целиком на фиг. 2 и 4, которое расположено в продольном направлении между зоной 16 и головкой 11 зубной щетки. Данное гибкое соединение 30 расположено в шейке 13, разделяя тем самым шейку 13 на две отстоящие в продольном направлении части 133, 134, расположенные на каждой продольной стороне гибкого соединения 30, при этом первая часть 133 расположена ближе к ручке 12, а
вторая часть 134 расположена ближе к головке 11.
Гибкое соединение 30 содержит выполненную из пластмассы часть 31, хорошо показанную на фиг. 1 и 3, которая выполнена за одно целое с шейкой 13. При этом часть 31 выполнена утоненной в поперечном направлении и в направлении ширины относительно непосредственно смежных в продольном направлении частей шейки 13. Часть 31 имеет вид проходящего в продольном направлении стержня из пластмассы, продольный размер которого составляет 1 - 2 мм, размер по ширине равен 2 - 3 мм, а поперечный размер составляет 1,5 - 2,5 мм. Сечение части 31 в поперечном разрезе относительно продольного направления является приблизительно круглым.
Относительное соотношение продольных размеров первой части 132 и второй части 133 составляет приблизительно 8,25:1. Указанное соотношение рассчитано исходя соответственно из длины первой части 133, представляющей собой продольное расстояние от края 185A концевой впадины 185, ближайшей к головке 11, до конца утоненной части 31, ближайшего к ручке 12 (данное расстояние составляет приблизительно 28 мм), и длины второй части 133, представляющей собой продольное расстояние от конца утоненной части 31, ближайшего к головке 11, до точки 131, в которой шейка 13 начинает расширяться с образованием головки 11, причем данное расстояние составляет приблизительно 3,5 мм. Как изображено на фиг. 2 и 4, все поверхности утоненной части 31, обращенные в поперечном направлении и направлении ширины, окружены термопластичным эластомерным материалом 32, имеющим сферическую форму, причем диаметр сферы составляет 6 - 7 мм. Термопластичный материал 32 представляет собой такой же термопластичный материал 21, что и расположенный во впадинах 181, 182, 183, 184, 185.
Первая часть 133 шейки, расположенная между гибким соединением 30 и зоной 16, выполнена таким образом, что под воздействием прикладываемого в процессе чистки зубов усилия первая часть 133 остается жесткой относительно гибкости гибкого соединения 30 и зоны 16. Это может быть обеспечено первой частью 133, поперечная толщина "T" которой равна по меньшей мере 3,5 мм, составляя приблизительно 5 мм в точке 131, в которой часть 133 сходится с зоной 16, и 4 - 4,5 мм на конце первой части 133, смежном с гибким соединением 30. Ширина первой части 133 в направлении ширины равна по меньшей мере 5 мм, составляя приблизительно 9 мм в точке 131 и приблизительно 5,9 мм на конце первой части 133, смежном с соединением 30.
В разных местах выполненной из пластмассы части 10 расположены отверстия и литьевые каналы, такие как канал 40, в которые и через которые из одного или нескольких мест подачи может проходить эластомерный материал 21, доходящий до других частей части 10 щетки 20.
Зубная щетка согласно описанному выше примеру была подвергнута изгибающим усилиям, приложенным к головке, при этом в разных точках зубной щетки были измерены значения напряжения. Установлено, что конструкция и размеры зубной щетки, описанной в приведенном выше примере, обеспечивают достаточную степень деформации под воздействием надавливания во время чистки зубов. Данная зубная щетка проявила более высокую степень деформации в S-образно изогнутой волнообразной зоне щетки по сравнению с частью головки данной щетки, обеспечивая тем самым уменьшение возможного предела прочности на разрушение в гибком соединении 30 между головкой и ручкой. Деформация в указанной S-образной волнообразной зоне щетки в процессе ее использования была выше, чем в S-образной части, описанной в упомянутых выше патентных документах, при этом деформация сконцентрирована в пластине 164 и изгибе 173, ближайших к головке 11 зубной щетки.
1. Зубная щетка, содержащая головку и захватную ручку, которые выполнены за одно целое из пластмассы и расположены вдоль продольного направления головка - ручка, при этом между ручкой и головкой расположена шейка, от головки в поперечном направлении относительно продольного направления проходят щетинки, а направление ширины зубной щетки перпендикулярно продольному и поперечному направлениям, причем в продольном направлении между шейкой и ручкой расположена волнообразная зона, содержащая пластины, проходящие в поперечном направлении и соединенные за одно целое изгибами, имеющими впадины, которые расположены между пластинами, имеют направление поперечной глубины и содержат термопластичный эластомерный материал, присоединенный к пластмассе указанных пластин, при этом поперечные направления смежных в продольном направлении
пар пластин расположены под углом от 0 до 15° друг к другу, каждая из четырех пластин имеет продольную толщину "T", составляющую 1,2 - 2,2 мм, длину "L", проходящую в поперечном направлении между противоположными в поперечном направлении изгибами и составляющую 9 - 13 мм, и ширину "W", составляющую 9 - 14 мм в направлении ширины, при этом четыре пластины ограничивают в продольном направлении три впадины, которые расположены между смежными в продольном направлении парами пластин и каждая из которых имеет поперечную глубину "D", составляющую 6 - 11 мм, продольную ширину "b", составляющую 1 - 2 мм для по меньшей мере 60% низовой глубины впадины, а также содержит указанный термопластичный эластомерный материал, при этом твердость по Шору A термопластичного эластомерного материала составляет 60 - 70 единиц.
2.Зубная щетка по п. 1, в которой имеются четыре пластины.
3.Зубная щетка по п. 1, в которой термопластичный эластомерный материал заполняет по меньшей мере 60% поперечной глубины "D" и по меньшей мере 60% ширины по меньшей мере одной впадины.
4.Зубная щетка по п. 1, в которой на обоих продольных концах волнообразной зоны в пластмассе расположена концевая впадина, 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.
5.Зубная щетка по п. 1, в которой шейка сплюснута в поперечном направлении.
6.Зубная щетка по п. 1, которая имеет гибкое соединение, расположенное в продольном направлении между волнообразной зоной и головкой зубной щетки.
7.Зубная щетка по п. 6, в которой гибкое соединение расположено в шейке, разделяя шейку на две отстоящие в продольном направлении части, по одной на каждой продольной стороне гибкого соединения, при этом первая часть расположена ближе к ручке, а вторая часть расположена ближе к головке.
8.Зубная щетка по п. 7, в которой относительное соотношение продольных размеров первой и второй частей лежит в диапазоне 8,5 - 8:1.
9.Зубная щетка по п. 6, в которой гибкое соединение содержит часть, выполненную за одно целое с шейкой и утоненную в поперечном направлении и (или) в направлении ширины относительно непосредственно смежных в продольном направлении частей шейки.
10.Зубная щетка по п. 9, в которой все поверхности утоненной в поперечном направлении и (или) в направлении ширины части, обращенные в поперечном направлении и направлении ширины, окружены термопластичным эластомерным материалом.
11.Зубная щетка по п. 10, в которой термопластичный эластомер, окружающий утоненную часть, имеет сферическую симметрию.
12.Зубная щетка по п. 6, в которой часть шейки, расположенная между гибким соединением и волнообразной зоной, выполнена так, что под воздействием усилия, прикладываемого при чистке зубов, она остается жесткой относительно гибкости гибкого соединения и волнообразной зоны.
13.Зубная щетка по п. 1, в которой пластмасса представляет собой полиамид или полипропилен, при этом модуль упругости пластмассы составляет по меньшей мере приблизительно 500 МПа.
14.Зубная щетка по п. 1, в которой термопластичный эластомерный материал является термопластичным эластомером на основе стирена.