TWI513431B - Toothbrush with the core of the composite wire and the use of its toothbrush - Google Patents
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Description
本發明係關於可較好地利用於去除牙齒表面齒斑(去除著色)之牙刷用芯鞘複合絲及使用該等之牙刷。
作為牙刷用纖絲，已提案有由單一之合成樹脂材料所構成、於與長度方向垂直之橫剖面形狀形成為長方形狀、且設定增大纖絲表面與牙齒表面之面接觸之接觸面積，藉此提高齒斑去除性能者(例如，參照專利文獻1)，或使用以橡膠層被覆由聚醯胺製之極細纖維所構成之毛之芯鞘複合絲，以減少對牙齦之刺激者(例如，參照專利文獻2)。
另外，作為橫剖面為圓形以外之芯鞘複合絲，已提案有由聚對苯二甲酸乙二酯/聚對苯二甲酸丁二酯(以下稱為PBT)、聚酯彈性體/PBT、聚對苯二甲酸丙二酯/PBT、聚萘二甲酸乙二酯/PBT、聚酯彈性體/聚對苯二甲酸乙二酯等所構成，於與纖維長度方向垂直之芯部之剖面形狀形成為星形或八葉形，與纖維長度方向垂直之鞘部之剖面形狀形成為三角形或正方形或八葉形者作為芯部/鞘部之組合(例如，參照專利文獻3)，或以由含有導電性粒子之聚酯所組成之導電性聚合物作為鞘成分，以由聚對苯二甲酸乙二酯構成之非導電性聚合物做為芯成分，於與纖維長度方向垂直之芯部之剖面形狀形成為圓形或三角形，於與纖維長度方向垂直之鞘部之剖面形狀為三角形或四角形者作為芯部/鞘部之組合(例如，參照專利文獻4)。
[專利文獻1]特開平10-313946號公報
[專利文獻2]特開平5-123222號公報
[專利文獻3]特開2009-89920號公報
[專利文獻4]特開2004-225241號公報
不過，牙齒表面之齒斑去除機制到目前為止並不明確，但如專利文獻1所述，已知可藉由使纖絲之與長度方向垂直之橫剖面形狀形成為長方形形狀，可有效率地去除。然而，如專利文獻1所述，若使用由單一合成樹脂材料構成者作為纖絲，雖可改善齒斑之去除性能，但由於無法獲得作為牙刷之適度硬度，故有牙刷之毛尖容易散開造成耐久性下降，且刷牙時之使用感降低之問題。
本發明之目的為提供一種作為牙刷之硬度或耐久性、使用感等優異，植設於植毛台上之纖絲難以脫落，且可改善齒斑去除性能之牙刷用芯鞘複合絲及使用其之牙刷。
本發明之牙刷用芯鞘複合絲具有由合成樹脂纖維所構成之芯部及一體地被覆於前述芯部之鞘部，且由與構成前述芯部之合成樹脂具有相溶性之彈性體所構成之鞘部，與長度方向垂直之橫剖面成為四角形狀者。
該牙刷用芯鞘複合絲由於與長度方向垂直之橫剖面為四角形狀，故將其用於牙刷時，可充分確保齒斑之去除性能。齒斑去除機制截至目前雖尚不明確，但可推定使用如本發明之使橫剖面為四角形狀之纖維，可設定加大牙齒表面與芯鞘複合絲之面接觸之接觸面積，藉由以橫剖面為四角形狀之芯鞘複合絲之角部強力摩擦牙齒表面，使具有橡膠彈性之彈性體摩擦牙齒表面，而可有效率地去除者。又，本發明中，由於以彈性體構成鞘部，故牙膏中含有之細微研磨粒子挾持在芯鞘複合絲與牙齒表面之間時，一方面可容易進入彈性體而保持，一方面摩擦牙齒表面，可有效率地去除齒垢與齒斑。而且，利用彈性體，使得芯鞘複合絲彼此之摩擦阻抗及芯鞘複合絲與植毛台之摩擦阻抗變大，故可改善植設於植毛台上之芯鞘複合絲之拔出強度。
又，由於以合成樹脂纖維構成芯部，故藉由適當調整該芯部之材質或直徑等，可獲得可利用作為牙刷之適當硬度之芯鞘複合絲。又，由於芯鞘複合絲成為方形者，故利用其部分與齒肉或口腔內之接觸使刺激變強，但由於芯鞘複合絲之外周部份以彈性體被覆，故可抑制該刺激亦可提高使用感。因此，藉由以由彈性體構成之鞘部被覆合成樹脂製之芯部，而減少水對於合成樹脂纖維之影響，亦可改善刷毛之毛尖散開使耐久性降低之問題。
此處，較佳之實施形態為前述芯部係由聚酯系之合成樹脂纖維構成，前述鞘部係由熱塑性彈性體(TPE)構成，尤其是前述芯部係由聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)構成，前述鞘部係由聚酯系之熱塑性彈性體(TPE)構成。藉由使用聚對苯二甲酸丁二酯作為構成芯部之合成樹脂材料，可充分確保芯鞘複合絲之毛腹。又，熱塑性彈性體由於可藉由與構成芯部之合成樹脂材料同時擠出成形而容易地製作芯鞘纖維故而較佳。
前述芯鞘複合絲之橫剖面之一邊為0.14~0.30mm為較佳之實施形態。芯鞘複合絲之橫剖面之一邊未達0.14mm時，無法獲得作為牙刷之適當硬度，耐久性亦差，有無法獲得充分去除齒斑之效果之問題，超過0.30mm時，作為牙刷太硬，會有使用感差之問題，故芯鞘複合絲之橫剖面之一邊較好設定成0.14~0.30mm。
前述芯部之與長度方向垂直之剖面形狀為圓形形狀係較佳之實施形態。芯部之剖面形狀雖可任意設定，但如前述般，芯部主要為確保芯鞘複合絲之硬度者，故構成剖面圓形，且芯鞘複合絲之硬度，亦即將毛腹全周設定為一樣硬度較佳。
前述芯部之直徑設定成0.12~0.27mm為較佳之實施形態。前述芯部之直徑未達0.12mm時，由於耐久性下降，故以設定成0.12mm以上較佳。又，芯部直徑之上限值，以使芯鞘複合絲不會太硬且使用感不會降低之方式，設定為0.27mm以下較佳。
前述鞘部之外面緩慢地朝內側凹陷形成為凹面狀亦為較佳之實施形態。該情況下，由於可使牙膏保持在鞘部外面之凹陷部份，故可使牙膏與牙齒表面充分摩擦而可有效率地清除牙齒表面。
本發明之牙刷為具有將複數毛束植設於植毛台上而成之刷毛部之牙刷，為使用含有前述牙刷用芯鞘複合絲之毛束者。該牙刷由於使用前述芯鞘複合絲，故可獲得與前述相同之作用。
前述植毛台中，以牙刷之長度方向作為行方向，以與其成垂直之方向作為列方向時，鄰接列的相鄰配合之最接近配置之植毛孔的中心之至少一組於與牙刷長度方向平行之直線上具有未配置之部分為較佳之實施形態。毛束亦可以相對於植毛台配置成整列形態(矩陣狀)，但刷毛部之前端部(與牙齒之滑動部)中之纖絲密度由於在鄰接之毛束間低，故可以浸浴(bath)法或轉動法刷牙時，纖絲密度低之部分成為在牙齒表面之同一位置滑動，在該部分產生牙膏殘留部分，使齒斑去除能力下降，故將毛束對前述植毛台植設成鋸齒形態，以可使牙齒表面同等地刷牙之方式構成為較佳之實施形態。又，毛束(植毛孔)對植毛台之排列形態係與牙刷之長度方向(以下稱為行方向)，及與其垂直之方向(以下稱為列方向)有關，可配置為鄰接列的相鄰配合之最接近配置之植毛孔的中心之至少一組於與牙刷長度方向平行之直線上未配置之鋸齒狀，或鄰接列的相鄰配合之最接近配置之植毛孔的中心各於與牙刷長度方向平行之直線上全部配置之整列狀，或可倂用鋸齒狀及整列狀成為複合狀排列。本說明書中，即使倂用整列狀與鋸齒狀之複合狀排列形態，於具備連續3列以上之整列狀植毛孔時，與整列狀排列形態一起統稱為整列形態，整列狀之植毛孔為連續2列以下時，與鋸齒狀排列形態一起統稱為鋸齒形態者。
使用使前述芯鞘複合絲以複數條成束之毛束作為植設於前述植毛台之中央部側之毛束，且使用以由硬質合成樹脂所成之單纖絲以複數條成束之毛束做為植設於前述植毛台之外周側之毛束為較佳之實施形態。以該種構成，藉由芯鞘複合絲提高齒斑去除力，同時可藉由由硬質合成樹脂所成之單纖絲，調整對使用感不產生影響之刷毛強度，可依據使用者之嗜好性設計多種硬度之牙刷。
依據本發明之牙刷用芯鞘複合絲及使用其之牙刷，由於使用與長度方向垂直之橫剖面為四角形狀之芯鞘複合絲作為構成刷毛之纖絲，故可充分確保齒斑去除性能。又，由於以彈性體構成芯鞘複合絲之鞘部，故可使牙膏中所含之微細研磨粒子挾持在芯鞘複合絲與牙齒之表面間，一方面容易進入彈性體中予以保持，一方面藉由於牙齒表面摩擦，可效率良好地去除齒垢或齒斑。再者，由於以合成樹脂纖維構成芯部，故可適當調整該芯部之材質或直徑等，可獲得可利用作為牙刷之適當硬度之芯鞘複合絲。又，由於芯鞘複合絲成為方形者，故因該部分與齒肉或口腔內之接觸引起之刺激變強，但由於芯鞘複合絲之外周部以彈性體被覆，故可抑制該刺激亦可提高使用感。因此，藉由以由彈性體構成之鞘部被覆合成樹脂製之芯部，可減少水對於合成樹脂纖維之影響，可改善刷毛之毛尖散開且耐久性降低之問題，同時利用彈性體使芯鞘複合絲彼此之摩擦阻抗及芯鞘複合絲與植毛台之摩擦阻抗變大，故可改善植設於植毛台上之芯鞘複合絲之拔出強度。
以下針對本發明之實施形態參照圖式加以說明。
如圖1至圖4所示，牙刷10具有於前端部設置植毛台11之刷柄12，及植設於植毛台11上之複數毛束13之刷毛部14。構成毛束13之纖絲係使用由合成樹脂纖維所成之芯部2及一體地被覆於芯部2上之鞘部3，包含具有由與構成芯部2之合成樹脂具有相溶性之彈性體所成之鞘部3且與長度方向垂直之橫剖面成為4角形狀之芯鞘複合絲1之毛束13。又，本實施例形態係對手動型牙刷10使用本發明之情況加以說明，但本發明對於電動牙刷之刷毛部亦同樣適用。
刷柄12具有用以以手握持而操作刷之握把部(圖示省略)，與連接於握把部並延伸之頭部15，及設置於頭部15之前端部之植毛台11，且使用合成樹脂材料利用射出成形等一體成形。但，亦可採用藉由射出成形而成形一次成形品，使該一次成形品設於另一模具內，二次成形例如由彈性體所成之止滑部或手指抵壓部之握把12。構成握把12之合成樹脂材料可使用例如聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚碳酸酯、聚氧乙烯、苯乙烯‧丙烯腈樹脂、丙烯腈‧丁二烯‧苯乙烯樹脂、纖維素丙酸酯、聚醯胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯等硬質合成樹脂材料。
植毛台11係以使於口腔內之刷牙操作順利之方式於角部修成圓弧形地形成為長方形或蛋形等之正面形狀平坦之板狀，且植毛台11之正面側以特定排列形成複數之植毛孔16。植毛孔16之排列形態可任意設定，例如具有於握把12之長度方向、及與其成垂直方向相關之鄰接列的相鄰配合之最接近配置之植毛孔16的中心之至少一組於與牙刷之長度方向平行之直線上未配置之鋸齒狀，或鄰接列的相鄰配合之最接近配置之植毛孔16的中心之各可排列為於與牙刷之長度方向平行之直線上全部配置之整列狀，或倂用鋸齒狀及整列狀之複合狀排列。具體而言，可採用圖1(a)所示之植毛台11A，或如圖3(a)所示之植毛台11G之方式，自植毛台11之前端側起，倂用植毛孔16以鋸齒狀連續配置3列之刷毛部14T、植毛孔16整列狀連續配置3列之刷毛部14M、及植毛孔16以鋸齒狀連續3列配置之刷毛部14T之整列形態之排列形態，採用如圖1(b)所示之植毛台11B，僅由使植毛孔16以鋸齒狀連續10列配置之刷毛部14T所構成之鋸齒形態之排列形態，採用如圖1(c)所示之植毛台11C，使植毛孔16以鋸齒狀連續15列配置，提高植毛台11B中之植毛孔16之配設密度之鋸齒形態之排列形態，採用如圖3(b)所示之植毛台1H，僅由使植毛孔16整列狀連續8列配置之刷毛部14M所構成之整列形態之排列形態。又，可採用如圖2(a)所示之植毛台11D，倂用自植毛台11之前端側起，植毛孔16以鋸齒狀連續3列配置之刷毛部14T、使植毛孔16整列狀連續2列配置之刷毛部14M、及使植毛孔16以鋸齒狀連續5列配製之刷毛部14T之鋸齒形態之排列形態，採用如圖2(b)所示之植毛台11E，倂用自植毛台11之前端側起，使植毛孔16以鋸齒狀連續3列配置之刷毛部14T、使植毛孔16以整列狀連續2列配置之刷毛部14M、及使植毛孔16以鋸齒狀連續6列配置之刷毛部14T之鋸齒形態之排列形態，採用如圖2(c)所示之植毛台11F，僅由使植毛孔16以鋸齒狀連續8列配置之刷毛部14T所構成之鋸齒形態之排列形態。又，即使是倂用整列狀與鋸齒狀之複合狀排列形態，圖1(a)所示之植毛台11A及圖3(a)所示之植毛台11G由於具備連續3列以上之整列狀植毛孔16，故分類為整列形態，圖2(a)、(b)所示之植毛台11D、11E由於整列狀之植毛孔16為連續2列以下，故分類為鋸齒形態。
使植毛孔16配置成鋸齒狀時之行方向之植毛孔16之列的個數，為了防止未摩擦到部份之產生或齒斑去除能力之降低，較好連續設置5列以上，例如如圖2(a)之植毛台11D般連續設置5列，如圖2(b)之植毛台11E般連續設置6列，如圖2(c)之植毛台11F般連續設置8列，如圖1(b)之植毛台11B般連續設置10列，如圖1(c)之植毛台11C般連續設置15列較佳。
至於毛束13對於植毛台11之植設方法可採用在握把12成形時，於植毛台11上形成有底之植毛孔16，且在該植毛孔16中使用平線植設毛束13之方法。但亦可採用將植毛台11以前後分割構成，於形成於前側之植毛台上之貫通孔中插入毛束後，以加熱手段使毛束之基端部熔化使纖絲相互融著，隨後，於前側之植毛台重疊後側之植毛台並結合，而形成植毛台11之方法。
至於毛束13可使用僅由芯鞘複合絲1構成之毛束13，但亦可使用混合芯鞘複合絲1與由硬質合成樹脂構成之單纖絲5而成之毛束。混合芯鞘複合絲1與單纖絲5時之混合比例可考量牙刷10之強度或耐久性或使用感而任意設定，亦可依據對植毛台11之植設部位而改變混合比例。又，亦可於各毛束13之中心部側配置芯鞘複合絲1，於外周部側配置單纖絲5等，依據植毛台11中之毛束13之使用部位配置特性不同之纖絲。又，於一植毛孔16中植設之纖絲條數可任意設定，亦可對設於植毛台11中之全部植毛孔16各植設相同條數之纖絲，亦可依據植毛孔16之配設位置植設不同條數之纖絲。
又，如圖2(a)~(c)及圖3(a)所示，亦可對一個植毛台11混合植設僅由芯鞘複合絲1構成之毛束13A，與僅由單纖絲5構成之毛束13B。混合植設時，於植毛台11之外周側配置由單纖絲5構成之毛束13B，在其內側的中央部側配置由芯鞘複合絲1所構成之毛束13A等，根據植毛台11中植設部位可配置由特性不同之纖絲所構成之毛束。例如，如圖2(a)~(c)及圖3(a)所示，黑色圓圈係以由單纖絲5所成之毛束13B構成，其他部分係以由芯鞘複合絲1所成之毛束13A構成，於植毛台11之中央部配置由芯鞘複合絲1所成之毛束13A，於植毛台11外周側配置由硬質之單纖絲5所成之毛束13B，藉此可利用芯鞘複合絲1提高齒斑去除力，同時可利用由硬質合成樹脂所成之單纖絲5，依據使用者之嗜好性設計多種硬度之牙刷10。又，植設於植毛台11中之刷柄側端部之毛束13係如圖2(b)、(c)、圖3(a)所示，並未植設由單纖絲5所成之毛束13B，而較好如圖2(a)所示，植設由芯鞘複合絲1所成之毛束13A。尤其，刷洗門牙內側時，由於廣泛採用使牙刷豎起，以刷毛部14中之握柄側端部刷洗之方法，故藉由植設由芯鞘複合絲1構成之毛束13A作為植毛台11中之植設於握柄側端部上之毛束13，可有效的去除門牙內側之齒斑故而較佳。
單纖絲5若為具有作為可使用作為牙刷10之物理性質，則可採用由習知材料所構成者，例如可使用尼龍、聚酯、聚烯烴等之樹脂材料。單纖絲5之剖面形狀可採用例如圓形或橢圓形、三角形或四角形等多角形之剖面形狀。又，亦可採用混合剖面尺寸或剖面形狀不同之複數種類單纖絲5而成者。單纖絲5之前端形狀可形成為球狀或半球狀或尖銳形狀等任意形狀。
單纖絲5之外徑未達0.16mm時無法獲得充分之毛腹，超過0.26mm時，齒間之插入性及使用感降低，故較好設定成0.16~0.26mm，最好設定成0.20~0.22mm。
芯鞘複合絲1係如圖4所示，為由合成樹脂纖維所成之芯部2與一體被覆於芯部2上之鞘部3，且具有與構成芯部2之合成樹脂具相溶性之彈性體所構成之鞘部3。
構成芯部2之合成樹脂材料可採用聚醯胺系、聚酯系、聚烯烴系等合成樹脂材料。具體而言，聚醯胺系合成樹脂材料可採用尼龍610、尼龍612等，聚酯系合成樹脂材料可採用聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等，聚烯烴系合成樹脂材料可採用聚丙烯、聚乙烯等。
構成鞘部3之彈性體可採用例如聚苯乙烯系(SBC)、聚烯烴系(TPO)、聚氯化乙烯系(TPVC)、聚胺基甲酸酯系(PU)、聚酯系(TPEE)、聚醯胺系(TPAE)等熱塑性彈性體(TPE)。其中，以聚酯系、聚醯胺系(TPAE)之熱塑性彈性體較佳，尤其就操作性優異之觀點而言，較好使用聚酯系之熱塑性彈性體。
熱塑性彈性體基本上係以硬質段(樹脂成分)與軟質段(橡膠成分)構成。但，聚氯化乙烯系除外。具體而言聚苯乙烯系熱塑性彈性體係使用聚苯乙烯作為硬質段，使用丁二烯作為軟質段。又，聚烯烴系之熱塑性彈性體係使用聚丙烯或聚乙烯等聚烯烴系合成樹脂財料作為硬質段，使用乙烯丙基橡膠(EPR)或乙烯丙烯二烯橡膠(EPDM)等烯烴系橡膠作為軟質段。聚胺基甲酸酯系之熱塑性彈性體係使用聚胺基甲酸酯作為硬質段，使用多元醇或聚酯等作為軟質段，聚酯系之熱塑性彈性體係使用聚酯作為硬質段，使用脂肪族聚醚、聚酯等作為軟質段，聚醯胺系熱塑性彈性體係使用尼龍寡聚物作為硬質段，使用多元醇、聚酯等作為軟質段。至於聚氯化乙烯系可使用高聚合度聚氯化乙烯之可塑化物、丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)改質聚氯化乙烯等。
構成鞘部3之彈性體之以JIS K 6253規定之硬度計(Durometer)型D硬度小於27D時，有植毛性顯著變差之可能性，大於94D時彈性變小，故較好為27D~94D，更好為55D~72D，又更好為60D~72D，最好為65D~72D。
芯鞘複合纖絲1係利用眾所周知之複合熔融紡絲法製作。具體而言，使構成芯部2之合成樹脂材料與構成鞘部3之彈性體材料自複合擠出機分別熔融吐出成所需形狀，經冷卻後，進行延伸、熱定型而製作。又，可將該芯鞘複合絲1集束，切斷成特定長度後，使前端形狀形成為球狀或半球狀或尖銳形狀等任意形狀。
芯度2之與長度方向垂直之橫剖面可形成為多角形狀或橢圓形或圓形或星形等任意形狀，但較好以使芯鞘複合絲1之硬度亦即遍及毛腹全周成為一樣的方式構成為剖面圓形。
鞘部3之與長度方向垂直之橫剖面係形成為長方形狀或正方形狀或菱形狀等之四角形狀，擴大地設定與牙齒表面之接觸面積，藉形成角部可提高齒斑去除性能。尤其，使橫剖面形成為正方形或菱形狀之芯鞘複合絲1比形成為長方形狀之芯鞘複合絲1，不易因毛束13之植設方向而改變齒斑之去除性能故而較佳。又，鞘部3之四個外面亦可以平坦面構成，但較好如圖4(b)所示之芯鞘複合絲1A般，形成為緩慢朝內側(芯鞘複合絲1之中央部側)凹陷之凹面4。若以如此般構成，由於可將牙膏保持在鞘部3之凹面4中，故可使牙膏充分摩擦牙齒表面同時有效地清潔牙齒表面。
芯鞘複合絲1之四角形之一邊L1若超過0.30mm，則對齒間之插入性及使用感下降。又，芯部2之直徑D1未達0.12mm時，無法確保牙刷10之充分耐久性，鞘部3之厚度未達0.01mm時，會產生剝離等之問題。據此，芯鞘複合絲1之四角形之一邊L1未達0.14mm時，無法充分確保芯部2之直徑D1或鞘部3之厚度，超過0.30mm時齒間之插入性及使用感降低，故設定為0.14~0.30mm，較好為0.16~0.24mm，最好為0.18~0.22mm。又，芯部2之直徑D1未達0.12mm時，無法充分確保牙刷10之耐久性，又，超過0.27mm時，芯鞘複合絲1之外徑過大，對齒間之插入性及使用感下降，故設定成0.12~0.27mm，較好為0.15~0.20mm，最好為0.16~0.19mm。
綜合上述，芯鞘複合絲1可較好地採用以聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)構成芯部2，以聚酯系之熱塑性彈性體構成鞘部3，使芯鞘複合絲1之橫剖面形成為正方形或菱形狀，將其一邊設定為0.14~0.30mm，較好為0.16~0.24mm，最好為0.18~0.22mm，芯部2之直徑設定為0.12~0.27mm，較好為0.15~0.20mm，最好為0.16~0.19mm者。又，如圖2(a)~(c)所示，以芯鞘複合絲1構成配置於植毛台11之中央部側之毛束13，以由尼龍所成之單纖絲5構成配置於植毛台11外周側之毛束13時，可確保作為牙刷10之耐久性或使用感，同時可充分確保齒斑之去除性能力故而較佳。
又，刷毛部14中之植毛密度小於16(植毛孔個數/cm2
)時，有齒斑去除力不足之虞，超過21(植毛孔個數/cm2
)時有使用感下降之虞，故較好設定成16~21(植毛孔個數/cm2
)，更好設定成17~21(植毛孔個數/cm2
)，最好設定成18~21(植毛孔個數/cm2
)，毛高度未達8.5mm時毛腹太強造成使用感下降，超過12mm時毛腹太弱造成使用感下降，同時刷除效果降低，故較好設定為8.5mm~12mm，最好設定為9.0mm~10mm。又，芯鞘複合絲1與單纖絲5之毛高度可設定為相同，亦可設定為不同毛高度。
以下針對使用芯鞘複合絲之牙刷評價試驗加以說明。
首先，針對纖絲之橫剖面形狀之評價試驗加以說明。
製作單纖絲5之對於長度方向之橫剖面形狀如圖5(a)及表1所示，直徑為0.19mm之○型(圓形)尼龍製之第一纖絲，及如圖6(a)及表1所示之最長L5為0.25mm，最短L6為0.10mm之眼鏡型尼龍製之第A1纖絲，與如圖6(b)及表1所示之最大直徑D5為0.20mm之八葉形尼龍製之第A2纖絲，以及如圖5(b)及表1所示之較短一方之對角線L3為0.206mm，較長一方之對角線L4為0.32mm，一邊長度為0.19mm之◇型(菱型)之尼龍製之第A5纖絲作為由單一合成樹脂材料所構成之單纖絲5。
又，製作如圖1(a)及表1所示之芯部2之橫剖面形狀為圓形，構成芯部2之材料為由聚對苯二甲酸丁二酯所構成，鞘部3之橫剖面形狀為正方形，構成鞘部3之材料係由聚酯系之熱塑性彈性體構成之芯鞘複合絲，芯部2之直徑D1為0.15mm，鞘部3之一邊L1為0.16mm，鞘部3之以JIS K 6253規定之硬度計型D硬度為72D之□型(四角形)之第A3纖絲，芯部2之直徑D1為0.16mm，鞘部3之一邊L1為0.18mm，鞘部3之硬度計型D硬度為72D之□型之第A4纖絲作為由芯鞘複合纖維所構成之芯鞘複合絲1。
接著，使用於端部形成具有圓形植毛孔之長方形形狀之植毛台之牙刷柄作為牙刷柄，於植毛孔中植設由前述第一纖絲構成之毛束，以使刷面成水平之方式切齊毛前端，接著使毛前端經前端導圓加工製作第一牙刷，針對前述第A1至第A5纖絲亦同樣於植毛孔中分別植設毛束，使刷面成水平之方式切齊毛前端，接著使毛前端經前端導圓加工製作毛高度10mm之第A1至第A5牙刷。
接著，以後述測定方法分別測定前述六種類之牙刷之刷毛強度、耐久性、齒斑去除性能力及使用感。結果示於表1中。又，以五位被試驗者進行使用感評價試驗之結果示於表2。
由表1可知如第A3至第A5之牙刷，纖絲之長度方向橫剖面為正方形或菱形等之四角形時，相較於使用橫剖面為○型或眼鏡型或八葉形之纖絲之第一牙刷及第A1、第A2牙刷，齒斑去除能力提高。
又，即使橫剖面為四角形時，僅以尼龍構成纖絲之菱形之第A5牙刷相較於例如由芯鞘複合纖維所成之正方形第A4牙刷，刷毛強度高，亦即雖然難以彎曲，但散開指數降低，故判知使用以彈性體構成鞘部之芯鞘構造之單纖絲之一方，相較於使用由單一合成樹脂材料所成之單纖絲時，因鞘部之彈性使單纖絲散開受到抑制，可提高耐久性。
以下針對毛束之排列形態之評價試驗加以說明。
製作纖絲之對長度方向之橫剖面形狀如圖5(a)及表3所示，直徑為0.19mm之圓形尼龍製之第一纖絲，及如圖5(b)及表3所示之較短一方之對角線L3為0.206mm，較長一方之對角線L4為0.32mm，一邊長度為0.19mm之菱型尼龍製之第2纖絲，與如圖5(c)及表3所示之高度T1為0.20mm之三角形之尼龍製第3纖絲，與如表3所示，直徑為0.2mm之圓形之由聚酯系熱塑性彈性體所構成之第4纖絲作為由單一合成樹脂材料所成之單纖絲5。
又，製作如圖5(d)及表3所示之芯部2及鞘部3之橫剖面形狀為圓形，構成芯部2之材料為由聚對苯二甲酸丁二酯所成，構成鞘部3之材料係由聚酯系熱塑性彈性體所成之芯鞘複合絲，芯部2之直徑D2為0.15mm，鞘部3之直徑D3為0.20mm之第5纖絲，與如圖5(e)及表3所示之芯部2之橫剖面形狀為圓形，構成芯部2之材料為由聚對苯二甲酸丁二酯所成，鞘部3之橫剖面為三角形，構成鞘部3之材料係由聚酯系熱塑性彈性體所成之芯鞘複合絲，芯部2之直徑D4為0.12mm，鞘部3之高度T2為0.20mm之第6纖絲，與如圖4(a)及表3所示之芯部2之橫剖面形狀為圓形，構成芯部2之材料為由聚對苯二甲酸丁二酯所成，鞘部3之橫剖面為正方形，構成鞘部3之材料係由聚酯系熱塑性彈性體所成之芯鞘複合絲，芯部2之直徑D1為0.16mm，鞘部3之一邊L1為0.18mm之第7纖絲，及除了如表3所示使芯部2之直徑D1設定成0.15mm，鞘部3之一邊L1設定成0.16mm以外，餘與第7纖絲同樣構成之第8纖絲作為芯鞘複合絲1。
接著，製作使用於端部形成具有圓形植毛孔之長方形狀之植毛台之牙刷柄作為牙刷柄，於植毛孔中植設由前述纖絲構成之毛束，以使刷面成水平之方式切齊毛前端，接著使毛前端經前端導圓加工製作毛高度10mm之牙刷。具體而言，以表3所述之毛束排列形態，製作分別植設由第1~第7纖絲所構成之毛束而成之第1~第7牙刷作為植設由相同構成之纖絲所成之毛束而成之牙刷。又，作為混合植毛由芯鞘複合絲1所成之毛束13A與由單纖絲5所成之毛束13B而成之牙刷，係製作以圖2(a)所示之毛束排列形態混合植設作為芯鞘複合絲1之由第8纖絲所構成之毛束13A，及由直徑0.20mm之尼龍製之單纖絲5所構成之毛束13B而成之第8牙刷，及以相同毛束排列形態，混合植設作為芯鞘複合絲1之由第7纖絲所成之毛束13A，及直徑0.20mm之由尼龍製單纖絲5所構成之毛束13B而成之第9牙刷。進而，如圖1及表4所示，作為變更毛束排列形態之牙刷，係製作以圖3(b)中圖示之毛束排列形態植設第1纖絲而成之第10牙刷，以圖1(b)中圖示之毛束排列形態植設第1纖絲而成之第11牙刷，以圖1(a)中圖示之毛束排列形態植設由芯鞘複合絲1所成之第7纖絲而成之第12牙刷，以圖1(b)中圖示之毛束排列形態植設由芯鞘複合絲1所成之第7纖絲而成之第13牙刷，及以圖3(a)中圖示之毛束排列形態混合植設作為芯鞘複合絲1之由第7纖絲所成之毛束13A及直徑0.20mm之由尼龍製之單纖絲5所成之毛束13B而成之第14牙刷。
接著，分別測定前述第1~第9牙刷之刷毛強度、散開指數、耐久性、齒斑去除能力及使用感，同時分別測定第10~第14牙刷之刷毛強度、散開指數、齒斑去除能力。結果示於表3、4。
(刷毛強度及植毛密度)
將前述牙刷固定在相當於舊JIS B 7733所規定之壓縮試驗機之島津製作所股份有限公司製造之Autograph AGS上，以10mm/min之速度對刷毛施加壓縮荷重，測定其最大值。測定後，算出JIS S 3016所述之植毛面積，且將由壓縮試驗之最大值除以植毛面積，求得每單位面積之壓縮荷重作為刷毛強度。
又，植毛密度為將植毛台11上形成之植毛孔16之總個數除以基於前述JIS S 3016算出之植毛面積而求得。
(散開指數、耐久性)
使用Sunstar股份有限公司製造之刷牙機，於37℃之水中施加荷重300g之狀態對環氧樹脂板之表面進行10000次衝擊之刷洗，測定刷洗面之散開指數，評價耐久性。此處所謂散開指數意指以初期狀態之刷洗面之橫向寬度作為Amm，以刷洗結束後之刷洗面之橫寬度作為Bmm時，以(B/A)×100表示之數值。又，表1及表3中，「◎」表示耐久性數值為170以下，為耐久性優異者，「○」表示耐久性數值大於170且為200以下，為通常之耐久性者，「×」表示耐久性數值大於200，為耐久性差者。
(齒斑去除能力)
齒斑去除力係以對Stooky等人之論文(Stooky等人，牙齒研究期刊，61，1236-39，1982)中記載之方法改良之方法測定。以下針對該方法加以說明，首先切下4mm平方之牛永久齒(門牙)，置於透明聚酯樹脂中，使試片表面平滑化，且經鏡面研磨。以稀鹽酸浸漬試片表面60秒，接著浸漬於飽和碳酸鈉水溶液中，接著浸漬於1%植酸(phytic acid)水溶液中之後，以離子交換水洗淨。
齒斑培養基係將1.02g之即溶咖啡、1.02g之即溶茶、0.75g之豬胃粘蛋白(mucin)、色素生產菌(Micrococcus Luteus)培養液添加於滅菌胰化酪蛋白大豆(Tryputicase Soy)培養基中而調製。將試驗片與齒斑培養基置於37℃之恆溫槽中10天。於第11天添加0.03g之氯化鐵(III)六水合物，持續直到以JIS Z 8729之L*
a*
b*
表色系中規定之L*成為32~35為止。隨後取出試驗片，以離子交換水洗淨，以此作為測定用試料，作為基準線係利用分光光度計(Minolta公司)測定L*
1、a*
1、b*
1。
接著，將第1至第7之牙刷10依序固定於Sunstra股份有限公司製造之刷洗機中，同時固定如前述般製備之測定用試料，使用市售牙膏以一定壓力來回1500次後，乾燥後，以分光光度計(Minolta公司)測定該測定用試料之L*
2、a*
2、b*
2。接著針對以齒科用手機(Handpiece)去除殘留齒斑之試料，測定L*
3、a*
3、b*
3，使用下式算出齒斑之去除(%)。
‧齒斑去除力=[(L*
2-L*
1)2
+(L*
2-L*
1)2
+(L*
2-L*
1)2
]1/2
‧總齒斑=[(L*
3-L*
1)2
+(L*
3-L*
1)2
+(L*
3-L*
1)2
]1/2
‧齒斑去除(%)=(齒斑去除力)/(總齒斑)
接著，以一般構成之第1牙刷之齒斑去除能力(%)作為100時，使用下式求得第2至第14牙刷之齒斑去除能力(%)。
‧齒斑去除能力(%)=試驗牙刷之齒斑去除(%)/第1牙刷之齒斑去除(%)
(使用感)
五位被試驗者使用第1至第9牙刷實際刷牙，評價其使用感。使用感之評價係如表5所示，使用與硬度有關之五階段指標，設定對應於各指標之點數，對於第1至第9牙刷藉由五位被試驗者之使用感指標及點數，求得點數平均值。結果示於表6。
由表3判定齒斑去除能力，於纖絲之橫剖面形狀為菱形或正方形等之四角形狀之一方比圓形或三角形優異。據此，使纖絲橫剖面形狀形成為四角形時，纖絲與牙齒表面之接觸面積增大，且藉由纖絲之角部強力摩擦牙齒表面，可有效去除齒斑。
又，由第11牙刷與第5牙刷之對比，判定即使纖絲之橫剖面形狀同樣為圓形，於使用設置由彈性體構成之鞘部之芯鞘複合絲1之一方，相較於使用尼龍製之單纖絲5之情況，齒斑之去除能力變高。藉由於該種纖絲之外周部設置由彈性體構成之鞘部，可使纖絲與牙齒表面之摩擦阻抗增加，可有效去除齒斑。但，使用僅由彈性體構成之纖絲之第4牙刷由於太軟造成使用感變差，作為牙刷成為不耐實用者。
進而，判定如第8、第9牙刷之於外周部配置由尼龍製之單纖絲5構成之毛束13B、於中央部配置由芯鞘複合纖絲1構成之毛束13A，相較於如第7牙刷之僅由芯鞘複合絲1構成之毛束13組成者，可充分確保齒斑去除能力，同時可提高刷毛強度。此可由即使為以如第12、第14牙刷般相同配置地配置毛束之情況，於外周部配置由尼龍製之單纖絲5構成之毛束13B，於中央部配置由芯鞘複合絲1構成之毛束13A之第14牙刷，相較於僅由芯鞘複合絲1構成之毛束13組成之第12牙刷，齒斑去除能力高而明確得知。
另一方面，由表4可判知，僅以尼龍製之單纖絲5構成毛束時，如圖1(a)、圖3(b)所示，具有使毛束以整列狀連續3列以上配置而成之刷毛部14M之整列形態之第1、第10牙刷之齒斑去除率，與僅由使毛束以鋸齒狀配置之刷毛部14T構成之鋸齒形態之圖1(b)所示之第11牙刷相同或比其更差，相對於此，使用芯鞘複合絲1時，與使用尼龍製之單纖絲5之情況相反，相較於如圖1(a)所示之具有使毛束13以整列狀連續3列以上配置之刷毛部14M之整列形態之第12牙刷，如圖1(b)所示之僅由使全部毛束13以鋸齒狀配置之刷毛部14T構成之鋸齒形態之第13牙刷其齒斑去除能力優異。亦即，判定芯鞘複合絲1藉由使毛束以鋸齒形態配置，可提高齒斑之去除能力。
又，植設由芯鞘複合絲1構成之毛束之第12牙刷或第13牙刷，與植設由尼龍製之單纖絲5構成之毛束之第10牙刷或第11牙刷相比較，齒斑之去除能力優異，但刷毛強度稍降低。相對於此，判定如圖2(a)所示之於外周部配置由尼龍製之單纖絲5構成之毛束13B，於中央部配置由芯鞘複合絲1構成之毛束13A之第8牙刷及第9牙刷，可充分確保齒斑之去除能力同時可提高刷毛強度。
1．．．芯鞘複合絲
1A．．．芯鞘複合絲
2．．．芯部
3．．．鞘部
4．．．凹面
5．．．單纖絲
10．．．牙刷
11．．．植毛台
11A~11H．．．植毛台
12．．．刷柄
13．．．毛束
13A．．．毛束
13B．．．毛束
14．．．刷毛部
14M．．．刷毛部
14T．．．刷毛部
15．．．頭部
16．．．植毛孔
圖1(a)~(c)為毛束排列形態不同之牙刷之植毛台附近之正面圖。
圖2(a)~(c)為毛束排列形態不同之牙刷之植毛台附近之正面圖。
圖3(a)、(b)為毛束排列形態不同之牙刷之植毛台附近之正面圖。
圖4(a)為本發明之芯鞘複合絲之橫剖面圖，(b)為其他實施形態之芯鞘複合絲之橫剖面圖。
圖5(a)~(e)為比較例之纖絲之橫剖面圖。
圖6(a)、(b)為比較例之纖絲之橫剖面圖
1．．．芯鞘複合絲
1A．．．芯鞘複合絲
2．．．芯部
3．．．鞘部
4．．．凹面
Claims (10)
- 一種牙刷用之芯鞘複合絲，其特徵為具有由合成樹脂纖維所構成之芯部，與一體被覆於前述芯部上之鞘部且其係由與構成前述芯部之合成樹脂具有相溶性之彈性體所構成；前述牙刷用芯鞘複合絲之與長度方向正交之橫剖面成為四角形狀，並將其各邊之長度設定成0.14~0.30mm。
- 如申請專利範圍第1項之牙刷用芯鞘複合絲，其中前述芯部係由聚酯系合成樹脂纖維所構成，前述鞘部係由熱塑性彈性體(TPE)所構成。
- 如申請專利範圍第1項之牙刷用芯鞘複合絲，其中前述芯部係由聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)所構成，前述鞘部係由聚酯系之熱塑性彈性體(TPE)所構成。
- 如申請專利範圍第2項之牙刷用芯鞘複合絲，其中前述芯部係由聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)所構成，前述鞘部係由聚酯系之熱塑性彈性體(TPE)所構成。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之牙刷用芯鞘複合絲，其中前述芯部之與長度方向正交之剖面形狀為圓形狀。
- 如申請專利範圍第5項之牙刷用芯鞘複合絲，其中前述芯部之直徑為0.12~0.27mm。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之牙刷用芯鞘複合絲，其中前述鞘部之外面形成緩慢的朝內側凹陷之凹面狀。
- 一種牙刷，其為具有將複數毛束植設於植毛台上而成之刷毛部之牙刷，其特徵為使用含有如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之牙刷用芯鞘複合絲之毛束。
- 如申請專利範圍第8項之牙刷，其中前述植毛台中，以牙刷之長度方向作為行方向，以與其成正交之方向作為列方向時，鄰接列的相鄰配合之最接近配置之植毛孔的中心之至少一組具有未配置於與牙刷之長度方向平行之直線上之部分。
- 如申請專利範圍第8項或第9項之牙刷，其中植設於前述植毛台之中央部側之毛束係使用使前述芯鞘複合絲以複數條成束之毛束，且植設於前述植毛台之外圍側之毛束係使用使由硬質合成樹脂構成之單纖絲以複數條成束之毛束。
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