牙刷刷毛和用于制造這樣一種刷毛的方法

專利名稱：牙刷刷毛和用于制造這樣一種刷毛的方法
技術領域：
本發明一般涉及長絲，具體地講刷毛，更具體地講包括具有至少一個例如淺凹和凹陷的表面凹槽的表面結構的牙齒清潔刷毛，以及涉及用于制造這樣一種長絲的方法。此外，本發明也涉及包括多簇此類刷毛的牙刷頭部。
背景技術：
在可用于清潔和/或施用液體或粉末的刷子特別是牙刷中，通常提供多根刷毛來形成具有多個刷毛簇的刷毛區以實現所期望的功能。刷毛通常是長絲，具體地講是由塑料制成的單絲并包括光滑的圓柱形圓周表面。然而，此類長絲也可具有非圓形橫截面，例如具有多邊形形狀、星形形狀、橢圓形形狀等。就一些應用而言，期望賦予圓周表面具有預期粗糙度的特定表面結構和/或具有突出和如淺凹和凹陷狀的凹槽的浮雕狀結構。這樣一種表面結構可具有不同的功能。基本上，與具有光滑的圓柱形表面的長絲相比，這樣一種表面結構增加長絲的表面積。這樣一種表面積增加提供較大的粘附力，因此在清潔應用中，碎屑和灰塵顆粒被更好地保持在長絲上；或者在其它應用中，液體或粉末可被更好地保持在長絲上。此外，表面結構可改善清潔效率，具體地講可改善對于強有力地粘結到牙齒上的牙斑和其它顆粒的清潔效率。尤其是， 借助于合適的表面結構，所述長絲提供研磨效應。就一些應用而言，期望長絲的橫截面沿著長絲的縱向延伸部變化。文件DE 19818345 Al描述了用于牙刷的刷毛，該刷毛包括被橡膠彈性覆蓋層所覆蓋的塑料芯。為了獲得高清潔效率和研磨效應，盡管表面柔軟，所述橡膠彈性覆蓋層具有包括均在熱壓工藝中形成的淺凹和凹陷在內的表面結構。然而，這樣一種熱壓表面結構具有一些缺點。具體地講，對于可獲得的表面結構的形狀具有某些限制。通常，可提供僅僅具有光滑倒圓邊的淺的淺凹和凹陷，其也是由于覆蓋層的橡膠彈性材料的緣故，其顯示某種彈力并且在熱壓處理之后趨于恢復其初始形狀。由于形狀限制的緣故，這樣一種表面結構可獲得有限的研磨效應，因此僅獲得有限的清潔效率。此外，這樣一種熱壓工藝對于具有微小直徑的長絲而言是相當復雜的，因此相當昂貴。

發明內容
因此，本發明的一個目標是提供一種具有前述種類的表面結構的改進的長絲和一種用于制造這樣一種長絲的方法，避免現有技術的缺點，并且進一步以有利的方式開發后者。更具體地講，本發明目標在于在刷毛上提供一種改進的表面結構，獲得高清潔效率而不犧牲制造的便利性和成本效率。根據本發明，這個目標通過如權利要求1中所述的方法、如權利要求9中所述的長絲和如權利要求16中所述的牙刷頭部而實現。本發明的優選實施方案主張于從屬的權利要求中。為實現前述目標，建議用蝕刻工藝生產所期望的表面結構并且提供具有至少一個蝕刻凹槽或蝕刻凹陷的長絲。為允許易于控制此類蝕刻凹槽或蝕刻凹陷的形狀，長絲主體基本上由可被腐蝕劑溶解的材料組成，其中長絲主體的表面的某些部分被隔離防止被腐蝕劑接觸，而其它部分不受隔離，以便腐蝕劑僅在選定的表面部分中可作用在長絲主體的可溶解材料上。根據本發明，用于制造長絲的方法的特征在于其至少一部分由可被腐蝕劑溶解的材料制成的長絲主體用對于所述腐蝕劑穩定的覆蓋層進行部分地覆蓋，使得基本上對應于所述至少一個表面凹槽的所述長絲的表面部分未被覆蓋，并且所述長絲主體與所述腐蝕劑接觸有限時間以在所述未覆蓋的表面部分中形成表面凹槽。相應地，根據本發明的長絲的特征在于表面結構包括在至少部分地由可被腐蝕劑溶解的材料制成的長絲主體中的至少一個蝕刻凹陷或蝕刻凹槽。有利的是，此類蝕刻凹槽或蝕刻凹陷在它們的形狀和輪廓上不同于機械產生的凹槽或凹陷。機械產生的凹槽和凹陷例如鉆孔、熱壓凹坑或銑削狹槽或者切割狹槽通常具有絕對規則的和均衡的形狀，精確地對應于具有筆直的或者至少均勻彎曲的輪廓線的基本幾何結構，而根據本發明的蝕刻凹槽或蝕刻凹陷可顯示某一表面粗糙度和模糊的輪廓線，背離具有筆直的或絕對均勻的曲線的精確幾何形狀，其甚至可進一步增大與塵粒的粘附力和所期望的用于清潔具有強力粘結的污染例如牙斑的表面的研磨效應。根據本發明的優選實施方案，所述蝕刻凹槽和蝕刻凹陷可分別具有不同的形狀和在長絲上的布置。根據本發明的第一優選實施方案，可在長絲的圓周表面上提供多個基本圓形的淺凹，其中此類淺凹在圓周表面區域上可具有無規分布，或者在備選方案中可以矩陣狀分布進行設置。除了此類淺凹之外，或者在其備選方案中，表面結構可包括至少一個具有細長形狀的蝕刻凹槽，細長形狀在長絲的縱向延伸部的至少1/3，優選地至少1/2上延伸。這樣一種細長蝕刻凹槽基本上可具有狹槽樣形狀。然而，根據本發明的一個優選實施方案，至少一個細長蝕刻凹槽可具有某一形狀，使得長絲的橫截面在長絲的縱向延伸部上在形狀上改變。更具體地講，在不同的縱向位置截取的橫截面可彼此不同。這種變化的橫截面可通過在寬度上改變的細長凹槽、和/或其具有彎曲的縱向形狀、優選地具有彎曲的縱向形狀而實現。根據本發明的一個特別優選的實施方案，在長絲的圓周表面上可提供具有螺旋形輪廓的細長蝕刻凹槽。更具體地講，在長絲的圓周表面的不同側面上可提供至少兩個此類細長的成螺旋形配置的蝕刻凹槽。除了前述實施方案之外或在其備選方案中，長絲可具有不同形狀的蝕刻凹槽或蝕刻凹陷。例如，根據本發明的另一個優選實施方案，長絲圓周表面與預期圖案相對應的某些部分可通過蝕刻而凹進，以便由非凹進部分所形成的優選的桿形和/或針形突出在徑向上從長絲的圓周表面伸出。除了至少一種前述表面結構之外或者在其的備選方案中，長絲可具有在長絲主體內形成優選地孔狀通道的蝕刻凹槽。此類孔狀通道可完全貫穿長絲和/或可具有有限深度和/或可彼此相互連接，以便在長絲主體內提供通道系統。為了實現容易而精確控制蝕刻凹槽的形狀，在基本上由可被所述腐蝕劑溶解的材料組成的長絲主體上提供了抗腐蝕劑覆蓋層，這樣由這樣一種可溶解材料制成的長絲主體的表面的某些部分受到保護防止與腐蝕劑接觸。因此，由對于腐蝕劑穩定的材料制成的所述覆蓋層僅覆蓋長絲主體表面積將要與腐蝕劑接觸的某些部分。換句話講，覆蓋層包括讓腐蝕劑進入長絲主體的可溶解材料的相應部分的至少一個空隙，因為所述長絲主體在覆蓋層上所述空隙的區域中暴露于周圍環境并因此暴露于腐蝕劑。覆蓋長絲主體的某些部分和未覆蓋其某些其它部分的所述覆蓋層可以不同的方式施用到長絲主體。根據一個有利實施方案，所述覆蓋層可用多步驟方法來施用，其中特別是在第一步驟中，長絲將要與腐蝕劑接觸的整個部分用連續的覆蓋層進行覆蓋，并且其中在進一步的步驟中，所述初始連續覆蓋層的某些部分被移除以在所述覆蓋層中提供空隙， 腐蝕劑通過空隙接近覆蓋層下面的長絲主體的材料。首先完全覆蓋將要與腐蝕劑接觸的長絲部分并且在第二步驟中接著移除某些覆蓋層部分提供制造容易與仍然可靠地覆蓋要保護免受蝕刻的部分。然而，在備選方案中，在一步方法中提供覆蓋層將也是可能的，其中覆蓋層材料僅在要被覆蓋的部分中被沉積在長絲主體上，而在不要被覆蓋的表面部分上沒有材料沉積。雖然如此，在方法處理、成本效率和要受到保護免受蝕刻的表面部分的可靠覆蓋方面，前述的在多步驟方法中施用覆蓋層是優選的。根據一個優選實施方案，可將感光材料用于覆蓋層，這樣覆蓋層的某些部分可通過用光或任何其它合適的輻射照射相應的部分而被移除或固定。更具體地講，本發明的一個優選實施方案是在第一步驟中用感光覆蓋層材料完全覆蓋長絲表面或者至少長絲表面要與腐蝕劑接觸的部分，接著在另一個步驟中使所述感光覆蓋層材料的僅一部分經受光照，從而與未照射部分相比，相應的照射部分在它們的材料性質上被改變，而未照射的其它部分未改變它們的性質。如果采用了正型感光材料，則照射部分可通過顯影劑來移除。在備選方案中，采用通過光照射進行固定的負型感光材料也是可能的。在這種情況下，初始連續覆蓋層要被移除的部分未被照射，而經受光照射的剩余部分被固定在長絲表面上。不穩定部分的移除可以不同方式來實現。根據本發明的一個有利實施方案，包括所謂的穩定部分和不穩定部分的感光覆蓋層材料可與合適的液體例如顯影劑接觸以移除覆蓋層的不穩定部分。優選地，具有包括穩定和不穩定部分的相應覆蓋層的長絲可被浸泡和排進相應的液體槽中。使用這樣一種感光材料用于覆蓋層允許在覆蓋層上精確成形空隙。根據一個優選的實施方案，將光通過朝向覆蓋有覆蓋層的長絲表面的掩模照射到覆蓋有感光材料覆蓋層的長絲表面上。例如，這樣一種掩模可具有管狀構型，其從所有側面圍圍繞相應的長絲并具有允許光進入到長絲的僅某些部分的開口。在本發明的一個優選實施方案中，可采用透鏡來將光精確地引導到要經受照射的部分。此類透鏡優選地可設置在相應的掩模和長絲表面之間。除了感光覆蓋層的此類遮掩之外或者在對其的備選方案中，也可采用提供精密聚焦的光束的光照系統來實現選擇照射。例如，可采用激光束來產生僅感光覆蓋層材料的某些部分的固化。然而，采用覆蓋層材料遮蔽的前述實施方案在成本效率和安全措施方面是更優選的，因為不需要激光應用所必需的特定安全措施。在本發明的另一個實施方案中，對于腐蝕劑穩定的覆蓋層可在共擠出方法中被施用到由可被腐蝕劑溶解的材料制成的長絲主體。具體地講，在這樣一種共擠出方法中，由可被腐蝕劑溶解的材料制成的主要長絲主體可與至少部分對于所述腐蝕劑穩定的材料組成的圓周覆蓋層被共擠出。為在后續步驟中在覆蓋層中提供期望的空隙，共擠出的覆蓋層可經受機械處理。例如，可將孔鉆進覆蓋層中或者可通過其它機械工具將所期望的凹槽切割進覆蓋層中。
根據本發明的另一個優選實施方案，覆蓋層從至少兩種材料的混合物被共擠出， 混合物包括對于腐蝕劑穩定的第一材料和可被腐蝕劑溶解的第二材料，其中控制共擠出方法使得在共擠出覆蓋層中，存在著所述兩種材料的不均勻分布。具體地講，可被腐蝕劑溶解的第二材料以所期望的圖案被分布在共擠出的覆蓋層上，所述圖案可包括基本上圓形斑點的無規分布或者成縱向條帶分布等。為在共擠出覆蓋層上產生所期望的空隙，覆蓋有初始連續覆蓋層的長絲與合適的腐蝕劑接觸，用于移除覆蓋層對于這種腐蝕劑不穩定的材料部分。用于在覆蓋層中產生空隙的腐蝕劑可與用于將凹槽蝕刻進由相應的可溶解材料制成的長絲主體芯的腐蝕劑相同。然而，在一個可供選擇的實施方案中，可選擇材料使得不同的腐蝕劑是所必需的并且隨后被施用到長絲以便首先用第一腐蝕劑移除僅覆蓋層的相應部分以在其中產生所期望的空隙，然后在第二步驟中，用第二腐蝕劑通過覆蓋層中前面所產生的空隙來在長絲主體中產生所期望的凹槽。此類選擇蝕刻允許在長絲主體中精密控制蝕刻凹槽在覆蓋層下面的深度和形狀。為了獲得高效率和高生產能力，前述的用覆蓋層覆蓋長絲主體、在覆蓋層中提供所期望的空隙和/或將部分覆蓋的長絲主體與腐蝕劑接觸的步驟在其中以接續方式將長的長絲粗紗連續地移動過多個相應的工位的連續方法中受到影響。例如，可從線軸上截取連續的纖維或長絲，然后例如通過相應的偏轉輪移動，通過不同的處理工位以便在連續的長絲粗紗上產生所期望的表面結構；在已經形成表面結構之后，其接著被切割或換句話講分隔成多根單獨的刷毛。更具體地講，長絲粗紗首先被連續移動過覆蓋層施用工位，在其中優選地液體感光覆蓋層材料被施用到長絲粗紗。例如，可將長絲粗紗移動通過浸漬工位。在已經被覆蓋有感光覆蓋層材料之后，長絲粗紗接著可移動通過照射工位，在其中覆蓋層的某些部分經受光照射。優選地，可透過掩模以及其開口施用閃光，以便僅覆蓋層材料的某些部分受到照射，甚至在長絲粗紗正在連續移動時。為了移除覆蓋層材料的不穩定部分，可將連續移動的長絲粗紗引導通過構成相應的覆蓋層移除工位的一部分的顯影劑浸漬。其后，長絲粗紗可連續移動通過可包括腐蝕劑浸漬工位的蝕刻工位以便用腐蝕劑浸漬和消耗長絲粗紗。最后，長絲粗紗可移動通過切割工位以將長絲粗紗切割成多根刷毛。根據本發明的另一個優選實施方案，在清潔牙齒期間，蝕刻凹槽或蝕刻凹陷可充滿被分配和施用到牙齒和牙齦的藥物治療介質例如抗菌液或凝膠。更詳細地從下面的說明書以及從舉例說明本發明的優選實施方案的附圖中，可自身或彼此相組合或者以不同于權利要求書中的定義的子組合限定本發明的這些和其它特征將變得顯而易見。


各附圖顯示了 圖1 用于以連續方法制造具有表面結構的牙刷刷毛的裝置的示意性功能圖，所述裝置包括多個處理工位，刷毛粗紗被連續移動過它們以將不同的處理施用到刷毛粗紗，圖2 刷毛的示意性側視圖，其中刷毛的一部分被顯示在縱切面視圖中以示出用于保護刷毛主體的材料免于腐蝕劑施用的覆蓋層，其中所述覆蓋層被顯示在覆蓋層中產生空隙之前具有不同固化條件的不同部分，
圖3 類似于圖2的刷毛部分的示意性側視圖，其中在縱向切面窗口中，覆蓋層被顯示具有讓腐蝕劑進入在覆蓋層下面的刷毛主體材料的空隙以及具有在刷毛的圓周表面上的蝕刻凹陷，圖4 在根據本發明的一個可供選擇的實施方案的連續方法中用于生產具有表面結構的刷毛的裝置的功能圖，如其所示，長絲來自噴嘴，圖5 照射工位的放大的示意性正視圖，其中所述照射工位包括用于遮蔽感光覆蓋層的掩模、用于引導閃光通過所述掩模和在掩模和連續移動的刷毛粗紗之間的透鏡的光源，圖6 來自共擠出裝置的刷毛粗紗的示意性側視圖，其中在局部縱切面視圖中，顯示了包括不同材料的不均勻混合物的共擠出的覆蓋層，圖7 類似于圖6的來自共擠出裝置的刷毛粗紗的示意性側視圖，其中采用特定工具用于在刷毛粗紗的局部縱切面視圖中所示的覆蓋層中產生空隙，圖8 刷毛的縱切面視圖，示出了提供刷毛剛度減小的蝕刻凹槽的布置，圖9 沿著圖10中的線A-A截取的橫截面，圖10 刷毛具有通過蝕刻肋狀突出之間的相鄰部分而產生的肋狀突出的圖案的示意性側視圖，圖11 沿著圖10的線B-B截取的圖10的刷毛的橫截面，圖12 具有根據本發明的另一個實施方案的表面結構的刷毛的示意性側視圖和局部縱切面視圖，所述表面結構包括針形突出，圖13 具有根據本發明的另一個實施方案的表面結構的刷毛的示意性側視圖和局部縱切面視圖，所述表面結構包括呈通孔形式的凹槽，圖14 根據本發明的另一個實施方案的刷毛的示意性側視圖和局部縱切面視圖， 所述刷毛具有具有由縱向孔洞互連的通孔的表面結構，圖15 用于產生呈縮小直徑部分形式的蝕刻凹槽的遮掩布置的示意性縱切面視圖，圖16 具有如通過圖15的遮蔽布置所產生的縮小直徑部分的刷毛的示意性側視圖，圖17 具有本發明的另一個優選實施方案的表面結構的刷毛的示意性側視圖，所述表面結構包括減小的直徑截面，其通過另外的處理步驟，已經被變成針狀頂端，圖18 沿著圖19的線A-A截取根據本發明的另一個優選實施方案的刷毛的剖面圖，圖19 根據本發明的另一個實施方案的刷毛的示意性側視圖，所述側視圖顯示其中圖21-27的橫截面已經被截取的多個橫截平面的位置以及在刷毛的圓周表面上縱向凹槽的螺旋形構型，圖20 圖19的刷毛的示意性側視圖，顯示在刷毛的圓周表面上的縱向凹槽的螺旋形構型，圖21-27 在圖19的不同平面上截取的圖18_20的刷毛的橫截面，和圖28 具有包括前述附圖之一的刷毛的刷毛區的電動牙刷的示意性側視圖。
具體實施例方式根據圖1所示的本發明的優選實施方案，比成品刷毛長得多的長絲或刷毛粗紗7 從線軸11獲取，連續移動過多個處理工位并圍繞第二存儲線軸12纏繞。在兩個線軸11和 12之間，所述刷毛粗紗7穿過多個處理工位，其中刷毛粗紗7借助于多個輥13偏移以將刷毛或長絲粗紗7引導穿過處理位點。來自第一存儲線軸11的長絲粗紗7優選地是具有例如圓柱形形狀和/或圓形橫截面的由塑料制成的長絲或單絲。特別是，來自第一線軸11的粗紗是由可被腐蝕劑溶解的材料制成的長絲。例如，刷毛可由塑料例如聚酰胺或聚對苯二甲酸丁二醇酯制成。來自第一存儲線軸11的長絲或刷毛粗紗7穿過涂覆工位15的涂覆槽14。所述涂覆槽14包含感光液體。當經受光照時，感光液體改變其狀況。離開所述涂覆槽14的粘附到刷毛粗紗7上的液體借助于干燥機16進行干燥，干燥機優選地包括熱源，例如加熱器。 因此，刷毛粗紗7覆蓋有完全覆蓋如圖2所示長絲的圓周表面的覆蓋層5。在已經烘干所述覆蓋層5之后，連續移動的刷毛粗紗7穿過覆蓋層移除工位17，在其中在所述覆蓋層5中產生了空隙。所述覆蓋層移除工位17包括照射工位18和顯影劑工位19。在所述照射工位18中，僅長絲的圓周表面的一部分用光進行照射，以便覆蓋層5 包括照射部分和未照射部分。為控制照射部分的形狀，所述照射工位18包括刷毛粗紗7通過其的優選管狀的掩模20。所述掩模20具有至少一個通孔，來自光源50的照射可通過其被施用到覆蓋層5。如圖5所示，掩模20不需要具有管狀形狀，但可包括面向刷毛1的不同側面的多個遮蔽元件21，所述遮蔽元件中的每一個優選地包括至少一個通孔，預定橫截面形狀的輻射通過其被施用到刷毛1的圓周表面。優選地，光學部件52例如透鏡51、反射鏡等可進一步用來按預定圖案將光引導到刷毛上。如圖5所示，可將透鏡52設置在遮蔽元件21和刷毛1之間以聚焦光束或閃光。取決于感光涂覆材料的種類，照射可使感光材料對于顯影劑穩定或者對于顯影劑不穩定。此類感光反應被稱為正型感光反應或負型感光反應。在正型感光材料被用于涂覆層5的情況下，接著照射部分通過將覆蓋層5與顯影劑液體在顯影劑工位19的顯影劑槽中接觸而被移除。與此相反，如果利用了負型感光反應，覆蓋層5應當保留在刷毛1上的部分受到照射并因此可以說被固化以使此類部分抗顯影劑。因此，當刷毛粗紗7離開移除工位17時，覆蓋層5包括與要在刷毛的圓周表面上產生的表面結構的圖案相對應的空隙的圖案。在未明確所示的以及可能設置在所述顯影劑工位19和蝕刻工位22的上游之后的另一個清潔工位中，可將剩余的顯影劑液體從刷毛粗紗7移除。如圖1所示，長絲穿過包括腐蝕劑槽23的蝕刻工位22。如圖1所示，調整刷毛粗紗7過所述腐蝕劑槽23的路徑以具有響應長絲速度的確定長度，以便獲得預期的接觸時間。例如，可調整所述路徑在液體槽23中的深度M和/或水平長度25以獲得其中刷毛被腐蝕劑接觸的所期望的時間段。除了此類調整通過槽的刷毛粗紗路徑之外或者在對其的備選實施方案中，同樣可調整刷毛粗紗的傳送速度，然而其中前述的浸漬路徑長度的調整是優選的，因為速度的調整也影響其它處理工位。通過在蝕刻工位22中使刷毛粗紗7與腐蝕劑接觸，所述腐蝕劑透過其中的空隙接近覆蓋層5下方的長絲1，并且因此所述刷毛主體4的材料在覆蓋層5上的空隙區域中被移除。圖3基本上示出了這種情況，顯示在其中覆蓋層5具有空隙3的位置處在刷毛主體4 中所產生的淺凹和凹陷。在其中覆蓋層5沒有空隙3的相鄰部分中，刷毛主體4被阻止接觸腐蝕劑，這樣刷毛主體4可保持其初始構型。如圖4所示，制造方法不一定包括使用從中獲取初始刷毛粗紗的線軸。長絲1可直接來自擠出方法，其中優選地來自擠出機噴嘴沈的長絲優選的在冷卻工位27中進行冷卻，冷卻工位27可包括其中可將長絲擠進其中的冷卻槽。接著將冷卻的長絲優選地在伸展工位觀中進行延長和/或拉伸，伸展工位可包括多個長絲圍繞其延伸的偏向輥，參見圖4。 其后，所述方法可如圖1所示繼續到涂覆工位15。根據本發明的一個可供選擇的實施方案，可在圖6所示的共擠出方法中提供覆蓋層5給刷毛主體4。長絲1通過合適的噴嘴沈被擠出，噴嘴本身是已知的并適合于擠出薄的圓周覆蓋層5到擠出長絲的芯主體上。優選地，共擠出的覆蓋層5由至少兩種材料制成， 其包括對于至少一種腐蝕劑穩定的材料和對于所述腐蝕劑不穩定的另一種材料。通過將所述兩種材料不均勻地分布在覆蓋層5上控制共擠出方法。尤其是，對于腐蝕劑不穩定的材料可被集中在無規分布的斑點四中。當覆蓋層5與合適的腐蝕劑相接觸時，對于腐蝕劑不穩定的所述材料斑點被移除，從而在覆蓋層中產生了相應的空隙。如圖7所示，覆蓋層5中所期望的空隙也可通過工具30例如激光束、水刀、噴砂器、銑削工具、鉆孔工具或其它機械的或非機械的工具等而產生。通過在覆蓋層5上鉆削或切割空隙，腐蝕劑接近所述覆蓋層5下面的刷毛主體4，因此凹陷或其它凹槽3可被蝕刻。如圖8所示，蝕刻凹槽3可以降低刷毛1的柱強度或抗彎性的特定圖案進行分布。 例如，在圓周表面的至少兩個相對的側面上，優選地在至少四個相對的側面上，刷毛可具有在刷毛的縱向上彼此間隔開的蝕刻凹槽或蝕刻凹陷，其中優選地在一個側面上的凹槽在縱向上相對于相對側面上的凹槽是偏置的，如圖8所示。刷毛的這樣一種抗彎性降低在一些牙齒清潔應用場合提供優點，例如在其中刷毛簇在其縱向上具有擺動運動的電動牙刷中。圖9至11顯示具有包括多個桿形突出31的表面結構2的刷毛的另一個實施方案， 其中所述桿形突出被布置到在刷毛的縱向上隔開的多個環中。在所示的實施方案中，突出的每個環包括平行于刷毛縱向延伸的桿形突出和平行于刷毛的周向延伸的桿形突出，其中縱向取向的突出與周向取向的突出相間。其它構型均有可能。所述突出31被蝕刻凹槽所圍繞。更具體地講，除了前述的桿形突出31之外，刷毛 1的整個圓周表面已經經受了蝕刻處理。有利的是，所述桿形突出31具有在它們的頂部表面邊界處的銳緣32。另一方面，在凹進的圓周部分和所述突出之間的過渡是圓形的，參見圖 10。根據圖12，突出31可具有銷軸的形狀。根據圖12，所述銷軸被無規分布在整個圓周表面上。銷軸形突出31在徑向上從基本圓周表面突出。在所述銷軸形突出31之間的刷毛主體4的材料已經通過蝕刻被移除。有利的是，所銷軸形突出的頂部表面被基本上具有 90°輪廓或夾角的銳緣32所圍繞。突出的底部被圓化到基本圓周表面上，參見圖12。如圖13所示，在刷毛主體4上可提供通孔45，通孔45可通過如上所述的蝕刻方法而產生。如圖14所示，基本上垂直于其縱向軸線貫穿刷毛主體4的所述通孔45可連接到例如通過在刷毛主體4的中心的圓柱形孔而形成的縱向腔體33。包括前述通孔45以及中心腔體33的蝕刻凹槽3可充滿施用介質例如藥液和/或凝膠、清潔物質或調料和香料。可通過所述通孔45來分配存儲在所述中心腔體33中的物質。根據圖15和16的實施方案，彼此間隔開的長絲或刷毛1的兩段借助于沒有空隙的兩個防護物34而被屏蔽。在所述兩個防護物34之間，刷毛1的一部分未被屏蔽，這樣光源35可照射刷毛1的未覆蓋的部分并因此覆蓋層5可完全從預定刷毛1長度的所述部分被移除。接著刷毛與腐蝕劑接觸，以便在所述未覆蓋的刷毛部分中，刷毛的直徑被縮小，即賦予刷毛縮小的直徑部分。如圖16所示，具有縮小直徑部分37與較大或初始直徑部分38 相間。如附圖標號36所指示的那樣，刷毛粗紗可在縮小直徑部分被剪切成段。這允許在如圖17所示的后續處理步驟中產生具有尖銳的或針狀尖端的錐形刷毛。如可從附圖18至27所見，也可采用前述蝕刻方法以便制造橫截面沿著刷毛的縱向延伸部變化的刷毛。如圖19和20所示，在已經以前述方式被蝕刻之后，長絲1在橫截平面76上具有不變的直徑D，而在橫截平面84上(參見圖19)，所述長絲具有縮小直徑d，參見圖20。此外，在所述兩個橫截平面76和84之間，長絲具有包括從橫截平面77延伸到橫截平面83的螺旋形凹槽的蝕刻表面結構，參見圖19。更確切地說，所述螺旋形凹槽3由具有細長形狀和縮小直徑的蝕刻區域而形成，其中所述細長凹槽的邊緣具有如附圖所示的螺旋形形狀。在兩個相對象限39的每個中，存在著在所述平面77和83之間延伸的臺階，其中所述臺階沿著具有對應于右旋螺紋的順時針方向螺距的螺旋線40而行。另一方面，在兩個相對象限41的每個中，存在著在所述平面77和83之間的臺階，其中所述臺階沿著對應于左旋螺紋的逆時針方向螺距的螺旋線42而行。如通過圖19和20的比較可見，所述螺旋線40和42彼此在分別位于平面77和83 上的點43和44處相交，參見圖19和20。因此，在所述交點43和44處，由螺旋線40和42 限定了一種尖端或針狀輪廓。如可從圖21至27所見，在相應的螺旋線40和42之間的蝕刻凹槽3的寬度沿著刷毛的縱向延伸部變化，更確切地說，從平面78增大到平面82。因此，刷毛在其橫截面上沿著刷毛的縱向延伸部從橫截平面到橫截平面連續地變化。由螺旋線40和42所限定的并限制其間凹槽的臺階的底部邊緣是略微圓形，而優選地與未蝕刻直徑部分接壤的上邊緣32(參見例如圖24)優選地是具有約90°夾角的銳緣。考慮在螺旋線40和42之間通過蝕刻方法所限定的扇形中的縮小直徑d以及另一個方面考慮在未蝕刻扇形中的大直徑D，可確定或計算平均直徑。鑒于在螺旋線40和42之間蝕刻凹槽的寬度變化，刷毛1的所述平均直徑并因此剛度和/或柱強度或抗彎性從橫截平面76或77上的最大值連續變化到平面83和84上的最小值。類似于圖17中所給出的圖例，具有如圖18至27所示螺旋形凹槽的刷毛也可在后續處理步驟中被進一步加工以便產生具有銳利的或針狀尖端的錐形刷毛。產生縮小直徑部分和螺旋形凹槽的前述蝕刻步驟減少了對于所述錐形臺階的所必需的工作量并因此降低了制造成本。所述的方法可應用于具有圓形橫截面的長絲，但也可應用于具有偏離圓形橫截面的長絲。相應的長絲或刷毛可用于刷子和掃帚，而且也用于牙線、紡織品、席子、襯墊、網、海綿、隔熱物、紗線和線以及其它應用。然而，對于所述刷毛1的特別優選的應用是在牙刷頭部M的刷毛簇53中采用此類刷毛，甚至更具體地講在電動牙刷55中采用其(圖觀)。本文所公開的量綱和值不旨在被理解為嚴格地限于所述的精確值。相反，除非另外指明，每個這樣的量綱均是指所引用數值和圍繞那個數值的功能上等同的范圍。例如，公開為“40mm”的量綱旨在表示“約40mm”。除非明確排除或換句話講有所限制，本文中引用的每一個文件，包括任何交叉引用或相關專利或專利申請，均據此以引用方式全文并入本文。對任何文獻的引用均不是承認其為本文公開的或受權利要求書保護的任何發明的現有技術、或承認其獨立地或以與任何其它一個或多個參考文獻的任何組合的方式提出、建議或公開任何此類發明。此外，如果此文獻中術語的任何含義或定義與任何以引用方式并入本文的文獻中同一術語的任何含義或定義相沖突，將以此文獻中賦予那個術語的含義或定義為準。盡管已用具體實施方案來說明和描述了本發明，但對本領域的技術人員來講顯而易見的是，在不背離本發明的實質和范圍的情況下可作出許多其它的改變和變型。因此，這意味著在所附權利要求中包括了屬于本發明范圍內的所有這些改變和變型。
權利要求
1.一種制造長絲、具體地講刷毛、更具體地講牙刷刷毛的方法，其中所述長絲被賦予表面結構，所述表面結構包括至少一個例如淺凹和凹陷的表面凹槽，所述方法包括其至少一部分由可被腐蝕劑溶解的材料制成的長絲主體用對于所述腐蝕劑穩定的覆蓋層進行部分地覆蓋，使得基本上對應于所述至少一個表面凹陷的所述長絲主體的表面部分未被覆蓋，以及使所述長絲主體與所述腐蝕劑接觸有限的時間以在所述未覆蓋表面部分中產生表面凹陷。
2.如前述權利要求所述的方法，其中以多個步驟提供了所述覆蓋層，其中在第一步驟中，欲與腐蝕劑接觸的長絲主體部分完全用連續的覆蓋層進行覆蓋，并且在進一步的步驟中所述連續覆蓋層的一部分被移除以提供具有至少一個空隙的所述覆蓋層。
3.如前述權利要求所述的方法，其中所述連續覆蓋層由感光材料制成，其中僅所述連續覆蓋層的一部分優選地通過面對所述長絲主體的掩模用光或輻射物進行照射，并且其中經受光照的覆蓋層部分或剩余的覆蓋層部分通過將覆蓋層與感光顯影劑接觸而移除。
4.如權利要求1或2所述的方法，其中所述覆蓋層在共擠出步驟中被共擠出到所述長絲主體上，在所述共擠出步驟中，優選地由對于腐蝕劑穩定的覆蓋層材料和可被所述腐蝕劑溶解的第二材料的不均勻混合物制成的連續覆蓋層被共擠出到由可被腐蝕劑溶解的材料制成的長絲主體上，并且其中在進一步的步驟中，所述共擠出覆蓋層的一部分被移除以在所述覆蓋層中形成至少一個空隙并且將長絲主體通過所述至少一個空隙暴露于腐蝕劑。
5.如前述權利要求之一所述的方法，其中用覆蓋層覆蓋所述長絲主體的步驟和將部分地覆蓋的長絲主體與腐蝕劑接觸的步驟在其中長的長絲粗紗被連續移動過輻射工位、覆蓋層移除工位和蝕刻工位的連續方法中實現，其中在已經將表面結構賦予所述移動長絲粗紗之后，所述長絲粗紗被剪切成多根長絲。
6.如前述權利要求之一所述的方法，其中通過至少一個工具在覆蓋層中產生了至少一個空隙。
7.如前述權利要求之一所述的方法，其中彼此間隔開的長絲的兩部分通過兩個防護物進行屏蔽，其中其間長絲的未屏蔽部分被照射以移除在所述未覆蓋部分中的覆蓋層，其中接著在進一步的步驟中，長絲主體與所述腐蝕劑在其中覆蓋層被移除以產生縮小直徑部分的所述部分中接觸有限的時間，并且其中優選地在進一步的步驟中，所述長絲在縮小直徑部分處被切割成段。
8.如前述權利要求之一所述的方法，其中在進一步的步驟中，所述長絲被重新加工，優選機加工，使得長絲被賦予錐形尖端。
9.一種包括具有至少一個例如淺凹和凹陷的表面凹槽的表面結構的長絲，具體地講通過如前述權利要求之一所述的方法制造的牙齒清潔刷毛，所述長絲包括所述表面結構包括在至少部分地由可被腐蝕劑溶解的材料制成的長絲主體中的至少一個蝕刻凹陷或蝕刻凹槽。
10.如前述權利要求所述的長絲，其中所述長絲主體在其緊鄰所述表面凹陷的和/或在多個表面凹陷之間的表面上覆蓋有對所述腐蝕劑穩定的材料的、優選感光的和/或可通過顯影劑移除的材料的覆蓋層。
11.如前述權利要求之一所述的長絲，其中所述覆蓋層形成限定長絲的圓周表面的一部分的徑向上伸出所述至少一個表面凹槽和/或具有長絲直徑的小于20%、優選小于10% 的厚度的表面層。
12.如前述權利要求所述的長絲，其中所述蝕刻凹陷或蝕刻凹槽具有限定所述蝕刻凹陷或蝕刻凹槽與所述長絲主體的相鄰表面部分劃界的銳緣。
13.如前述權利要求之一所述的長絲，其中所述至少一個蝕刻凹槽具有在長絲長度的至少三分之一優選地超過一半之上延伸并且輪廓做成使得長絲的橫截面在形狀上沿著其長度的所述至少三分之一優選地至少一半變化的細長形狀，其中優選地所述蝕刻凹槽具有螺旋形輪廓。
14.如前述權利要求之一所述的長絲，其中所述蝕刻凹陷或蝕刻凹槽至少部分地填充有用于被施用到牙齒和/或牙齦或者施用到其它表面的施用物質。
15.如前述權利要求之一所述的長絲，其中所述表面結構包括分布在長絲表面上使得長絲剛度降低的多個表面凹槽。
16.一種用于優選為電動牙刷的牙刷頭部，所述牙刷頭部包括至少一個刷毛簇，所述至少一個刷毛簇包括由如前述權利要求之一所述的長絲制成的至少一根刷毛。
全文摘要
本發明一般涉及刷毛，具體地講包括具有至少一個例如淺凹和凹陷的表面凹槽的表面結構的牙齒清潔刷毛，并且涉及用于制造這樣一種刷毛的方法。此外，本發明也涉及包括多個此類刷毛簇的牙刷頭部。根據本發明，用于制造刷毛的方法其特征在于其至少一部分由可被腐蝕劑溶解的材料制成的刷毛主體用對于所述腐蝕劑穩定的覆蓋層進行部分地覆蓋，使得基本上對應于所述至少一個表面凹陷的所述刷毛主體的表面部分未被覆蓋，以及所述刷毛主體與所述腐蝕劑接觸有限時間以在所述未覆蓋表面部分中產生表面凹槽。因此，根據本發明的刷毛的特征在于其表面結構包括在至少部分地由可被腐蝕劑溶解的材料制成的刷毛主體中的至少一個蝕刻凹陷或蝕刻凹槽。
文檔編號D01D10/00GK102341016SQ201080010274
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月3日 優先權日2009年3月4日
發明者卡爾·赫佐格 申請人:博朗有限公司