JP2001511379A - 歯ブラシ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ポリトリメチレンテレフタレートを含むフィラメントを有する歯ブラシ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は歯ブラシに関し、詳細には、改善された形状の毛を有する歯ブラシに
関する。

【０００２】 口腔内を清浄にし、また口腔内をある程度爽やかにする方法として、歯科衛生
上の理由で歯ブラシを使用することが長い間知られてきた。一般に歯ブラシは柄
の付いたをヘッドを含み、このヘッドは、実際の清浄を行うために使用されるい
くつかの毛房を有している。一般にヘッドは、適切な形状に配列されたいくつか
の毛の房を含む。実際に毛の房は、任意の適切な手法でブラシヘッドに固定させ
ることができる、いくつかの個別の毛で構成されている。

【０００３】 従来の歯ブラシは、一般にナイロンなどの合成材料で作製された毛を有してい
る。一般にナイロンの毛は、ピンによって歯ブラシのヘッドの定位置に保持され
、各ピンは、毛を１つの房にして定位置に固定させるために使用され、この場合
任意の所与の房にされた毛は、２つ折りにされてその中央がピンで固定された、
いくつかの長さのナイロンである。すべての毛を歯ブラシのヘッドの所定位置に
固定したら、知られている方法によって、例えば回転翼によって、毛の末端を任
意の都合良い形状およびサイズに整える。毛の端部は、様々な清浄による利益を
もたらすために様々な形にすることができる。

【０００４】 この知られているタイプの歯ブラシは、ナイロンフィラメント製の毛、すなわ
ち一般に直径が０．１５〜０．２５ｍｍでありたいていの場合は０．２ｍｍのナ
イロン６，１２フィラメントを有し、この太さは、歯磨きを十分に行うことがで
きるように毛に必要な剛性を与えるために必要である。この直径は、毛どうしの
間に存在可能な最小限の距離も表し、したがってこの直径が、毛と歯の表面の間
の実際の接触面積に影響を与える。この接触面積は、その面積が大きくなるほど
清浄化がより効率的になるために重要である。新しいブラシで平らな歯の表面を
清浄にするとき、その接触は、主に毛の先端と歯の表面の間である。この場合、
実際の接触面積は、各毛の先端と歯の表面との間の個別の接触面積の合計によっ
て与えられる。これらの個別の接触面積は、丸みを帯びた毛の先端の弾性変形か
ら得られる。より微細なフィラメントによって、より密度の高い房で歯ブラシを
構成することができ、歯ブラシが接触する実際の面積を増加させることができる
。したがってこのようなブラシがより効率的である。

【０００５】 本発明は、その第１の態様で、ブラシのフィラメントがポリトリメチレンテレ
フタレート（ＰＴＴ）を含む歯ブラシを提供する。

【０００６】 ＰＴＴは、７７２５２−２４６３、テキサス州ヒューストン、ＰＯ ＢＯＸ
２４６３、Ｏｎｅ Ｓｈｅｌｌ ＰｌａｚａのＳｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｃｏｍｐａｎｙから樹脂として市販されている。ＰＴＴ樹脂は、知られている材
料を使用して従来の手法によりフィラメントに加工することができ、知られてい
る技法を使用して適切な直径のフィラメントに引き延ばすことができる。ＰＴＴ
フィラメントは、米国、２９２４０、サウスカロライナ州コロンビア、ＰＯ Ｂ
ｏｘ ４０６０、Ｓｈａｋｅｓｐｅａｒｅ Ｒｏａｄ、６１１のＳｈａｋｅｓｐ
ｅａｒ Ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから市販されている。

【０００７】 このような歯ブラシでは、ブラシ本体（すなわちヘッドおよび柄）は、射出成
形などの従来の方法で従来の材料を使用して作製することができる。フィラメン
トも、知られている技法によって、例えばピンにより毛をヘッドに固定すること
によって、ブラシヘッドに取り付けることができる。

【０００８】 ポリマーが歯ブラシの毛の成分として適切かどうかは、２つの性質によって決
定される。第１は曲げ剛性であり、第２は曲げ回復性である。これらの性質は毛
の寸法も決定し、例えば曲げ剛性および曲げ回復性の高いポリマーは、曲げ剛性
および曲げ回復性が低いものよりも剛くなるために毛をより細くすることができ
、それによってより多くの毛を一緒に束ねることができ、その結果、接触表面積
がより大きくなる。

【０００９】 曲げ剛性は、延伸ポリマーの軸方向弾性率によって決定される。この弾性率は
、乾燥ナイロン６，１２とＰＴＴの両方の場合とも、約３ＧＰａである。しかし
、水がナイロン６，１２を可塑化し、その結果、軸方向弾性率、したがって剛性
が、約４０％失われる。それにひきかえＰＴＴに対する水の影響は、無視できる
ものである。これは、直径１８０μｍのＰＴＴフィラメントが、直径２００μｍ
のナイロン製の毛と同様の湿潤剛性を有することを意味する。したがって、ＰＴ
Ｔフィラメントを使用して適切に構成された歯ブラシでは、所与の曲げ剛性につ
いてナイロン６，１２の毛よりもわずかに細くすることができるため、ナイロン
製の同等のものよりもある程度清浄効率が向上する。したがってＰＴＴフィラメ
ントは、より密接させて一緒に束ねることができ、より広い接触表面積を提供す
る。

【００１０】 曲げ回復性は、材料に関する標準産業統計値である引張り回復性と相関する。
引張り回復性の高い材料は、歯ブラシの毛の材料として使用するときに外に広が
りにくい。外への広がりは、歯磨きのプロセス中に引き起こされる周期的な曲げ
歪みから生じる、毛の永久変形である。引張り回復性および、したがって外への
広がりに対する抵抗性は、ポリマーのタイプとポリマーの加工のしかたの両方に
よって決定される。

【００１１】 上記に基づけば、どのような理想的なフィラメント材料も、比較的高い曲げ弾
性率ならびに優れた曲げ回復性の両方を有するであろう。

【００１２】 残念ながら、高分子量のポリエチレンやケブラなどの、軸方向弾性率が高い一
般に使用されるポリマーフィラメントは、曲げ回復性が不十分である。

【００１３】 驚くべきことに本発明者等は、ＰＴＴが、ナイロン６，１２と同様の軸方向弾
性率を有しながら優れた曲げ回復性を示すことを見出した。また本発明者等は、
例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（
ＰＢＴ）など、ＰＴＴと同様の構造を有するいくつかのポリマー材料の曲げ回復
性が、ＰＴＴよりも著しく不十分であることも見出した。

【００１４】 本発明のある実施形態では、フィラメントは延伸ＰＴＴのみを含むことができ
る。しかし、本発明のその他の考えられる実施形態では、ＰＴＴは、例えば曲げ
弾性率の高い別のポリマーとともに共押出しすることができる。このような共押
出しポリマーの一例はＰＥＴであり、ＰＥＴは、ＰＢＴなど（３ＧＰａ）のその
他のポリマーよりも曲げ弾性率を高く（１０ＧＰａ）して形成することができる
。可能な共押出しについて好ましい実施形態は、フィラメントがＰＥＴコアおよ
びＰＴＴシースとともに共押出しされ、一般に押出し物が、所与の歯ブラシに最
適になるように、清浄効率と外への広がりに対する抵抗性との間のバランスを保
つものである。

【００１５】 ポリマーとＰＴＴの共押出し物、またはシース／コア共押出し物の代替例とし
て、共押出しされるファイバを、ＰＴＴおよび別のポリマー、例えばＰＥＴで作
製できることも考えられ、この場合ＰＴＴとその他のポリマーの流れは並列に共
押出しされる。このようにすることによって、端部のスプリットを調節すること
ができ、清浄化中の接触表面積を改善することができる、共押出しポリマーを製
造することが可能である。また、ナイロン６，１２のように、水との接触の際に
膨張するポリマーと共押出しすることも可能である。このような共押出し物を形
成する場合、この膨張によって、フィラメントは水との接触の際に次第に曲がる
可能性がある。したがって歯磨き中、この曲げによって、通常なら清浄にされな
い歯の領域を毛で清浄にすることが可能になる。

【００１６】 また、ＰＴＴファイバまたは共押出し物が中空コアを有するように形成できる
ことも、本発明の考えられる実施形態である。本発明による歯ブラシの毛の断面
は、任意の規則的または不規則な形状、例えば円形、楕円形、長方形、星形、三
角形などにすることができる。

【００１７】 次に、本発明について、実施例を挙げてより詳細に記述する。

【００１８】 実施例１ 変位制御引張り／圧縮計器（Ｉｎｓｔｒｏｎ５５６６）を使用して、モノフィ
ラメントの引張り機械特性を評価した。ゲージ長５０ｍｍのフィラメントを、圧
縮グリップを使用して計器に垂直に装着した。１個のグリップは計器の底部の固
定点に取り付け、その他のグリップは、計器の可動クロスヘッドの下に装着され
たロードセルに取り付けた。次いで、フィラメントの破砕が生じるまで５０ｍｍ
／分でフィラメントを引き延ばすとき、生じる引張り力を連続的に監視した。試
験片の初期断面積および長さを使用して、力／変位の生データを応力／歪データ
に変換した。軸方向弾性率を、歪が０〜２％の領域内での応力／歪曲線の勾配か
ら計算した。この勾配は、最小二乗法を使用して計算した。

【００１９】 ２０℃および相対湿度４５％でこのように測定した代表的な値は、以下のよう
であった。

【００２０】

【表１】 実施例２： ポリマーの曲げ回復性は、引張り回復性を測定することによって確認すること
ができる。

【００２１】 引張り回復性の測定では、２０％の歪みが加えられるまで２０ｍｍ／分で、５
０ｍｍの各試験片を引き延ばした。次いで試験片を、この２０％の歪みで２分間
応力緩和させ、その後、この試験片を、変形が加えられた状態から回復させるた
めに、クロスヘッドを２０ｍｍ／分で後退させた。このプロセス中、力が初めに
０に低下する長さによって、初期ゲージ長で割ることにより直後残留歪みに変換
することが可能な直後残留延びの尺度が得られる。歪み０％でさらに５分保持し
た後、クロスヘッドを再び２０ｍｍ／分で移動させて、試験片を再度引き延ばし
た。このプロセス中、力が０を超えて上昇する長さでは、歪み０％でさらに５分
回復させた後で、ある程度回復した長さが得られる。これによって、初期ゲージ
長で割ることにより最終残留歪みに変換することが可能な、最終残留延びの尺度
が得られると想定できる。

【００２２】 次いで、初期回復性を数式１により計算する。

【００２３】

【数１】 次いで、最終回復性を数式２により計算する。

【００２４】

【数２】 初期に加えられた歪みが０．２の場合、このように測定した代表的な値は以下
のようであった。

【００２５】

【表２】 ＰＴＴモノフィラメントは、加えられた２０％の歪みからほとんど完全に回復
可能であることがわかる。

【００２６】 ナイロン、ＰＥＴ、およびＰＢＴの引張り回復性の測定値は低いが、ＰＴＴに
関する値は驚くほど高いことが、明らかにわかる。

【００２７】 添付の図面を参照すると、その１枚の図は、本発明により構成された歯ブラシ
のヘッドの、単純化された部分的な分解斜視図である。

【００２８】 図面を参照すると、歯ブラシのヘッド１は、ポリエチレンなどのプラスチック
材料製であり、標準的な技法を使用して射出成形されている。毛は、二つ折りに
された長さの毛をピン３によってヘッド１に固定するなどの、知られている技法
を使用して、ブラシヘッドに固定することができる。各ピン３は、それ自体の上
に折り返された単一のＰＴＴフィラメントにより構成された、対になった毛２の
数に関連しており、このピンは、フィラメントの折返し部分４を通過している。
すべての毛２をヘッド１の所定位置に固定したら、知られている技法を使用して
、毛の末端２ａを所望の形状およびサイズに整える。

【００２９】 ＰＴＴフィラメントは、直径０．１８ｍｍであり、ＥＰ−Ａ−０７４５１１（
Ｓｈｅｌｌ）に記載されている、溶融紡糸、冷却および延伸法などの、任意の知
られている方法によって作製することができる。ＰＴＴを生成する任意の知られ
ている方法は、歯ブラシの毛として使用するのに適切なファイバの形成に使用す
ることができるが、本出願は、好ましい方法を記述する。この実施形態の毛は中
実コアＰＴＴであるが、上述のように、ＰＴＴを含む共押出し物および中空コア
フィラメントが考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明により構成された歯ブラシのヘッドの、単純化された部分的な分解斜視
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリトリメチレンテレフタレートを含むフィラメントを有す
   る歯ブラシ。
2. 【請求項２】 フィラメントがポリトリメチレンテレフタレートのみで作製
   される請求項１に記載の歯ブラシ。
3. 【請求項３】 フィラメントが、ポリトリメチレンテレフタレートおよび別
   のポリマー材料の共押出し物である請求項１に記載の歯ブラシ。
4. 【請求項４】 フィラメントが、並列的な共押出し物である請求項３に記載
   の歯ブラシ。
5. 【請求項５】 フィラメントが、ポリトリメチレンテレフタレートとポリト
   リメチレンテレフタレートよりも高い軸方向弾性率を有する材料との共押出し物
   である請求項３および４に記載の歯ブラシ。
6. 【請求項６】 ポリトリメチレンテレフタレートよりも高い軸方向弾性率を
   有する材料がポリエチレンテレフタレートである請求項５に記載の歯ブラシ。
7. 【請求項７】 共押出し物がナイロンである請求項３または４に記載の歯ブ
   ラシ。
8. 【請求項８】 フィラメントが、ある種のポリマー材料のコアと別のポリマ
   ー材料のシースを有する請求項１または３に記載の歯ブラシ。
9. 【請求項９】 コアがポリエチレンテレフタレートであり、シースがポリト
   リメチレンテレフタレートである請求項８による歯ブラシ。
10. 【請求項１０】 フィラメントが中空コアを有する請求項１から４に記載の
    歯ブラシ。