KR100540458B1 - 내박리성 연결부가 있는 헤드부를 가진 칫솔 - Google Patents

Abstract

적어도 2개 헤드 섹션(14, 16)으로 분할되는 칫솔모 함유 헤드를 가진 칫솔에서, 비변형 시에 자유 단부 전방 헤드 섹션(16)은 다른 섹션에 대해 약 15도의 각도를 취하도록 정상적으로 편향되어서 분절된 헤드를 형성하는 것이다. 헤드의 2개 섹션은 2개 헤드 섹션과 일체적인 힌지 섹션 또는 얇은 브리지(30)에 의해 연결되는 대향된 단부를 구비하고, 브리지 또는 힌지는 인접한 헤드 섹션 사이에 홈을 형성하는 것이다. 브리지 섹션의 상부 면은 대체로 헤드의 상부 면(칫솔모 함유 면에 대향 위치)과 동일한 높이이다. 2개 대면 단부 사이에 공간에는 약 5 내지 약 30, 양호하게는 약 13 내지 약 30쇼어(A)경도의 연성 엘라스토머로 충진된다. 이러한 힌지 구조는 제한된 굴곡 동작을 하는 분절 헤드를 형성하며, 0.5파운드의 평균 칫솔질 힘을 가하는 보통 성인 이용자가 이용할 시에, 대체로 평탄한 위치가 되게 굴곡된다. 본 발명의 제2면에 의거, 홈의 각각의 단부는 그 말단 외부 모서리에 플랜지에서 마감되고, 그리고 플랜지(32)를 구비하는 홈은, 플랜지의 존재로 인하여 힌지 또는 연결부의 굴곡 동작으로 발생되는 박리변형에 대한 내성이 있는 엘라스토머로 충진된다.

Description

내박리성 연결부가 있는 헤드부를 가진 칫솔{TOOTHBRUSH HAVING HEAD WITH PEEL-RESISTANT JOINT}

본 발명은 고 경성 플라스틱재로 제조된 손잡이와 다성분 칫솔 헤드로 이루어진 칫솔에 관한 것으로서, 헤드의 일 성분이 손잡이와 동일한 재료로 제조되고, 나머지 성분에 엘라스토머를 함유한 것이다. 상기 헤드는 2개 또는 그 이상의 세그먼트로 분할되어져 탄성과 가요성을 갖춘 것이다. 각각의 세그먼트는, 브리지가 배치된 상태에 따라서, 개별적으로 브리지의 상부 또는 하부 면에서 브러시의 상부 또는 하부 면으로 이어지는 슬롯 또는 홈과 손잡이와 동일한 재료로 제조된, 브러시의 종축선에 대해 횡단하는 방향을 향하는 상당히 얇은 일체형 브리지 또는 힌지를 포함한 가요성 연결부에 의해 인접 세그먼트에 링크 된다. 본 발명의 일 면에 따라서, 횡단방향으로 향해진 홈의 각 단부는 그 말단 외부 모서리에 플랜지에서 마감되고 그리고, 홈과 플랜지는 연성 엘라스토머로 충진된다. 엘라스토머-충진 플랜지의 존재로 인하여, 브러시 헤드는 칫솔 사용에 인해 직선적이 되거나 또는 과도한 칫솔 사용에 따른 압력을 받아 볼록한 형태를 취하도록 힘을 받게 되어, 플랜지가 서로 이격되게 굴곡(屈曲)되는 방향으로 힌지의 굴곡발생에 의해 나타나는, 박리 압력에 대한 내성을 다성분 연결부가 받게된다. 다른 면에서, 헤드의 전방 1/2 내지 1/3은 헤드의 후방 단부에 대한 바람직한 각도 즉, 15

로 결정되어져 있도록 만들어지고, 굴곡도(the degree of flex)는 첫번째, 그 상부 면이 헤드의 상부 면과 동일 높이로 되고 홈이 하부 또는 칫솔모(毛) 함유 면으로 이어지는 브리지의 위치 설정으로 제한되고 그리고 두번째로, 홈을 충진하는 임의적 범위에 쇼어(A) 경도 내에 있게되는 엘라스토머의 선택으로 제한되는 것이다.

보다 많은 칫솔모가 전방 치아의 외부 면과 접촉하도록 배치되며, 후방 구치(臼齒) 뒤에 그리고 전방 치아의 설상(舌狀) 면과 같은 도달하기가 곤란한 구역으로의 향상된 접근이 이루어지도록 곡선진 또는 각진 칫솔모 선단부 구조를 제안한 칫솔은 당분야에서 널리 공지되어져 있는 것이다. 그리고, 견고하게 장착된 칫솔모와 경성으로 곡선진 또는 각이진 칫솔모 면을 가진 많은 현재의 칫솔은, 그 사용시에, 평탄한 치아 면에 곡선진 또는 각이진 칫솔모 면을 배치하기 때문에 오목한 치아면과 같이 양쪽이 평탄한 것은 적은 수의 칫솔모 만이 치아와 접촉하게 되는, 타고난 결함을 나타내는 것이다. 이러한 일부 칫솔모는, 조기에 칫솔모 벌어짐을 초래할 수 있는 손잡이를 통해 받게되는 칫솔 사용 힘을 지탱하여야만 한다. 일부 칫솔은 향상된 접근 이점을 가지는 "파워 선단부" 구조(신장형 경성 장착 선단부 칫솔모)를 가지고 있다. 상기 칫솔모에 대해서는 본원에 참고로 기술된 WO 94/09678호; GB 304,459호; U.S. 1,639,880호, 및 U.S. 4,800,608호에 설명되어져 있다.

따라서, 향상된 접근을 제안한 고정 각도의 헤드는 그 결점 때문에 여러 영역에 도달하기가 곤란하여, 칫솔모가 일반적인 칫솔 사용에 따른 힘을 받을 시에 평탄한 위치에 대한 역 굴곡이 이루어지는 각이진 또는 곡선진 칫솔모 헤드를 가질 것이 요망되어져 왔다.

힌지 분절 섹션과 같은 가변성이 있는 구조에서 함께 연결된 피봇팅 또는 분절 섹션을 가진 헤드를 구비하는 칫솔이 당 분야에서 널리 공지된 것이다.

예를 들면, WO 92/17093호는, 본원에 그 내용이 기재되어 있는, 헤드가 칫솔 손잡이에 대해 및/또는 서로에 대해 가요성으로 탄성적으로 링크된 적어도 2개 세그먼트로 칫솔모 함유 측에 대향 위치된 헤드 측에 1개 이상의 힌지 형성 홈에 의해 분할되는 칫솔을 개시하고 있다. 상기 홈에는 엘라스토머재로 충진되어 있다.

WO 96/02165호는 본원에 그 내용이 기재되어 있는, WO 92/17093호에 나타낸 것과 유사한 임의적 실시예에서 탄성, 가요성 헤드를 가진 칫솔을 개시하고 있다. 일 실시예는 곡선진 헤드를 가지고 그리고 손잡이의 엘라스토머-곡선진 얇은 연장부로 형성된 것이다. 제 2실시예는 상기 홈을 충진하는 엘라스토머성 물질을 가지지만, 비압력 구조에 오목한 외형상까지 이어진 칫솔모 선단부를 가지는, 헤드의 양 표면에 힌지 형성 홈으로 인한 가요성이 있는 것이다. 또한, 헤드는 칫솔 사용 중에는 볼록한 외형상에 순응하는 가요성도 있는 것이다.

WO 97/07707호는 본원에 참고로 기술된, 헤드의 가요성이 헤드의 선단부에 집중된 칫솔을 개시한 것이다. 헤드는 일 측에 손잡이에 인접한 대체로 경성인 기초 영역과, 가요성 탄성 선단부에 링크되는 대향 측에 링크 영역을 포함하는 것이다. 링크 영역은, 전체적으로 또는 부분적으로 구멍, 공간 또는 협곡을 충진하는 엘라스토머재를 가진 헤드 물질에 구멍, 공간 또는 협곡을 포함할 수 있는 것이다. 선단부 영역은 "파워 선단부" 구조를 형성하도록 각이 질 수 있는 것이다.

계류중인 미국 출원 08/762,783호는 그 내용이 본원에 기재된, 종방향 단면으로, 헤드의 상부 또는 정상 면을 횡단하여 연장되는 대체로 T형상으로 이루어진 홈에 의해, 일부 실시예에서, 분할되는 2개 세그먼트로 분할되는 가요성 헤드를 가진 칫솔을 개시하고 있다.

상기 공보가 가변적 각도의 가요성을 이루어진 헤드를 가진 칫솔을 개시한 것이기는 하지만, 그 각각은 헤드의 가요성의 정도를 제한하는 수단을 제공하는 데에는 실패한 것이다.

또한, 세그먼트 사이에 홈-생성, 엘라스토머-충진 힌지부가 있는 하드 플라스틱 및 연성 엘라스토머 성분 모두를 가진 다성분 연결부가 있는 임의적 세그먼트 칫솔 헤드에서, 인접 세그먼트가 서로 이격되는 굴곡으로 힘을 받는 방식으로 굴곡이 이루어지도록 힘을 받게되면 연결부에서는 현저한 량의 변형이 발생하게 된다는 것이 발견되어져 있다. 이러한 변형은 홈의 말단 외부 모서리에서 시작하여 홈의 전체 면을 따라서 이어져, 엘라스토머의 엽렬(葉裂)을 일으키어 연결부의 파괴를 발생한다. 종래 기술의 브러시에서, 홈의 벽에 엘라스토머의 부착을 향상시키는 수단을 제안한 것은 없다.

본 발명의 목적은, 브러시가 보통 성인 사용자에 의한 평균적인 일반적 칫솔 사용에 따른 힘을 받을 때 평판한 위치에서 발생되는 미리 정해진 범위까지, 평균 칫솔 사용동작에 의해 받게되는 압력을 받을 때에, 적어도 일 세그먼트가 굴곡지도록 설계된, 가요성 및 탄성으로 각이진 세그먼트 브러시 헤드를 가진 칫솔을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 각각의 홈을 충진하는 엘라스토머가 홈의 외부 모서리에서 시작하여 홈 안으로 이어져서 홈의 하드 플라스틱 측 벽으로부터 엘라스토머를 분리하는 엘라스토머의 박리 동작을 일으킬 수 있는 변형력을 과도하게 받지 않게 보장하는 수단을 구비하는, 일 또는 그 이상의 엘라스토머 충진 홈에 의해 세그먼트로 분할된 가요성 및 탄성으로 각이진 분절된 브러시 헤드를 가진 칫솔을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 사출성형된 다성분 칫솔은, 주 성분으로 제조된 즉, 비변형시에, 서로에 대한 일정 각도를 이루도록 정상적으로 편향되어, 분절 헤드를 형성하는 2개 이상의 섹션으로 분할되는 고 경성 플라스틱재로 제조된 칫솔모 함유 헤드를 포함하는 것이다. 헤드의 2개 섹션은 브러시의 종방향 축선에 대해 횡단하는 방향으로의 얇은 브리지 또는 힌지 섹션에 의해 연결되는 대면 단부를 구비하고, 브리지는 2개 헤드 섹션과 일체적으로 형성된다. 브리지 섹션의 상부 면은 헤드의 상부 면(칫솔모 함유 면에 반대 위치)에 가능한 근접하며 양호하게 그와 동일한 높이인 것이다. 2개 대면 단부 사이에 공간은 부 성분으로 즉, 대략 5 내지 30 쇼어(A)경도, 양호하게는 약 13 내지 약 30 쇼어(A) 경도의 연성 엘라스토머로 충진된다. 이러한 구조는 0.5파운드의 평균 칫솔 사용 힘을 가하는 미리 정해져 있는 보통 성인에 의한 칫솔 사용 시에, 대체로 평탄하게되는 위치에 대해 제한된 굴곡 동작을 행하는 분절 헤드를 형성한다. 모든 경우에서, 이러한 본 발명의 가요성 세그먼트 헤드에는 탄성이 있어서, 칫솔 사용으로 받게되는 힘이 제거될 시에, 가요성 헤드는 그 원래 구조로 회복된다.

따라서, 상기 구조는, 평탄한 치아 구역을 칫솔질할 때에 평탄한 위치에 대해 대략 15

의 각도로 정해져 있는 개시 각도에서 정상적으로 사용하는 중에 굴곡되는 자유 단부 세그먼트를 가진 헤드를 제공한다. 이러한 구조는 또한, 헤드의 전방 및 후방 부분으로부터 칫솔모가 상호 결합하는 동작을 유지시키기 때문에 매우 바람직한, 증가 동작적인 오목한 구조로 초기 15

각도 넘어서 굴곡지는 작용에 상당한 내성을 가지는 것이다. 그리고, 브러시 헤드는 칫솔질을 하는 중에 공격적 칫솔모가 평균 압력 이상으로 힘을 받는 경우에 볼록한 구조로 굴곡되어, 잇몸에 대한 상해가 피해지게 하거나 또는 최소로 한다.

브리지는 사출성형으로 종래 방식으로 형성된 칫솔과 동일한 수지로 제조되어 일체적 구조체로 생산된다. 임의 등급의 나일론도 사용될 수 있지만, 일반적으로는 폴리프로필렌 수지가 경성 칫솔 몸체를 성형하는데 사용된다. 얇은 브리지는 2개 헤드 섹션 사이에서의 제한된 굴곡 작용을 허용하며, 헤드는 2개 헤드 섹션 사이가 약 15

각도에서 최종 다성분 제품으로 이루어지는 방식으로 사출성형되는 것이다. 2개 헤드 섹션 사이에 헤드의 상기 부분에는 헤드의 대향측에 근접하여 헤드의 칫솔모-함유 면으로부터 이어지는 슬롯이 형성되고, 힌지는 브러시의 유용한 수명 중에 파괴되지 않는 헤드의 허용 가요성에 가능한 부합하도록 얇게 이루어진 것이다. 양호하게, 힌지는 브러시의 몸체와 헤드를 형성하는 하드 플라스틱 골격으로 이루어진 상부 면과 동일한 높이 이거나 또는 동일 직선상에 있는 것이다. 슬롯은 또한 연성 엘라스토머로 종래의 2개 성분 사출성형 과정에 의해 충진되어, 굴곡 작용도를 제한하는 것이다. 상기 구조는 그 최종 구조에서 손잡이로부터 가장 원격진 섹션이 손잡이에 가장 인접한 헤드 섹션에 대해 약 15

각도로 경사(tilt)지고, 상기 헤드 섹션은 손잡이의 일 단부에 위치하는 것이다.

본원은, 손잡이 영역에 파지 물질로서 사용될 수 있는 것과 같은 동일한 엘라스토머재로 이루어진 굴곡부에서 사용되는 본 발명의 엘라스토머재를 구비하는 것으로 상당히 유효하게 제조되는 것이다. 따라서, 파지부로서 사용하기에 적합한 재료로 칫솔질 중에 일반적으로 받게되는 하중 하에서의 굴곡동작을 허용하는 구조가 필요한 것이다.

상술된 동작의 필요한 범위를 달성하는데, 가능한 헤드의 칫솔모-함유 면으로부터 원격지게 헤드의 선단부와 손잡이 부분 사이에 플라스틱 수지 브리지를 위치시키는 것이 바람직하다는 것은 알려져 있는 사실이다. 브리지의 상부 면은 브러시의 잔여부의 하드 플라스틱 골격의 상부 면과 동일 선상에 있거나 또는 같은 높이인 것이다.

도 1은 엘라스토머 코팅이 제공된 헤드의 일 부분의 외부 면으로, 제1실시예에 따르는 본 발명의 칫솔 헤드를 설명하는 측부 입면도.

도 2는 도 1에 도시된 칫솔 헤드의 저부 평면도.

도 3은 도 1에 도시된 칫솔 헤드의 상부 평면도.

도 4a는 엘라스토머 물질이 없는 도 1에 도시된 칫솔 헤드의 측부 입면도.

도 4b는 엘라스토머 물질이 없는 도 4a와 유사하지만, 각각의 헤드 세그먼트에 칫솔모 선단부가 동일 평면에서 마감되는, 본 발명의 칫솔 헤드의 제2실시예의 측부 입면도.

도 4c는 엘라스토머 코팅이 없는 도 1 내지 도 3에 도시된 칫솔 헤드의 저부 평면도.

도 5a는 엘라스토머 물질이 없는 도 4a와 유사하지만, 칫솔모-함유 면에 홈의 모서리에만 플랜지가 있는, 본 발명의 칫솔 헤드의 제3실시예의 저부 평면도.

도 5b는 엘라스토머 코팅이 없는 도 5a에 도시된 칫솔 헤드의 저부 평면도.

도 6a는 엘라스토머 물질이 없는 도 5a와 유사하지만, 칫솔모-함유 면에 홈의 모서리에만 여분의 대형 플랜지를 가진, 본 발명의 칫솔 헤드의 제 4실시예의 저부 평면도.

도 6b는 도 6a에 도시된 칫솔 헤드의 6B-6B선을 따라 절취된 단면도.

도 6c는 엘라스토머 물질이 없는 도 6a 및 도 6b에 도시된 칫솔 헤드의 외부 측 입면도.

도 7은 엘라스토머 물질을 가진 도 6a 내지 도 6c에 도시된 칫솔 헤드의 외부 측 입면도.

도 8은, 헤드 세그먼트 사이에 브리지가 사출성형과정에서 엘라스토머로 충진되도록 상부 및 하부 홈 각각의 말단 외부 모서리에 각각의 플랜지를 가지고 상부와 하부 헤드 면 사이에 중간 통로에 있는, 볼록 또는 오목 구조체로 용이하게 굴곡되도록 설계된 엘라스토머 코팅이 없는, 다른 칫솔 헤드의 외부 측을 나타낸 입면도.

본 발명에 따르는 각이진 .가요성 헤드 칫솔의 힌지 구조는, 대략 0.5파운드(lbs)의 힘을 발휘하는 보통 남녀 성인의 치아 칫솔질 힘을 나타내는 시험을 통해 개발되어져 있는 정보를 활용한 것이다. 이러한 정보를 사용하여, 각진, 가요성의 세그먼트 헤드를 가진 브러시를 개발한 것이고, 상기 세그먼트는, 휴지(休止) 시에, 헤드의 전방 1/3 내지 1/2 부분이 손잡이와 붙어있는 그 뒤에 이면(裏面) 부분에서 약 15

각도가 되게 구조되도록, 인접 세그먼트 사이에 틈을 연결하는 얇은 홈-형성 힌지로 생성된다. 이러한 각도로 탄성적으로 링크된 세그먼트를 가진 가요성 헤드로 이루어진 칫솔은, 전방 치아 뒤에와 후방 구치(臼齒) 뒤에 영역에 도달하고 그리고 소망 방식에서 브러시의 가요성을 제한하는데 어려움이 있는 곳에서 향상된 접근가능한 상태를 나타내는 것으로 알려져 있다.

고정된 각도의 헤드는 상술된 영역으로의 향상된 접근을 제안한 것이기는 하지만, 소량의 칫솔모가 치아의 평탄한 영역(예를 들면, 정상 면)과 접촉하는 것을 제안한 것이다. 따라서, 브러시가 0.5lbs의 평균 칫솔질 힘을 받을 때 평탄한 위치로 도로 굽혀지는 브러시를 가지기를 희망한다.

굴곡 동작은 공격적인 칫솔 사용자에게 상기 지시된 힘을 받아 평탄한 위치로 각진 부분을 15

이동할 수 있게 하면서, 헤드가 지속적으로 평탄한 부분을 다시 넘어서 굽혀지게 하여야, 치아와 잇몸에 과도한 칫솔질로 인한 역효과를 감소시킬 것이다. 또한, 헤드는, 기능적으로 무익함을 나타내는, 전방 및 후방 칫솔모를 상호 결합하게 하는, 반대 방향(예를 들면, 서로를 향하는 칫솔모-함유 면)으로의 약간의 굴곡동작을 허용하여야 한다.

현재는, 상술된 동작 범위를 이루기 위해서는, 최적한 굴곡동작 연결부가, 가능한 힌지 또는 브리지를 얇게 하여야 하는, 가능한 칫솔모 면에서 멀리 위치하는 힌지 또는 브리지로 구성하여야 하는 것으로 판단되어져 있다. 폴리프로필렌 힌지는 당기술분야에서 알려진 것이고 그리고 두께가 일반적으로 0.005" - 0.025"인 것이 제안된다. 대략적으로 약 5 내지 약 30, 양호하게는 약 13 내지 약 30 쇼어(A)경도의 연성 엘라스토머를 힌지 밑에 영역에 충진하여, 소망 범위의 가요성을 달성할 수 있다. 칫솔모 면 반대측에 힌지를 배치하여, 칫솔모가 브러시 선단부(tip)를 하방향으로 누를 때(바람직하지 않음), 엘라스토머가 압축힘을 받게 한다. 그래서, 엘라스토머가 압축힘에 저항하여, 이러한 구조는 바람직하지 않은 하방향 동작을 방지한다. 동시에, 이러한 구조는, 브러시 헤드가 평탄하게 되는 결과로 압축을 받게 되는 엘라스토머가 없어 반대방향으로 굽어지게 된다.

따라서, 본원에서 청구된 구조는, 성인이 평탄한 치아 영역을 칫솔질하여 0.5lbs의 평균 칫솔질 힘을 발휘할 때에, 평탄한 위치에 대해 대략 15

의 개시 각도로 정상적인 사용 중에 굴곡되는 헤드를 제공한다. 이러한 구조는 또한, 매우 바람직하게 헤드의 전방과 후방 부분에서의 칫솔모가 서로 결합을 유지하는 개시 각도 15

를 넘는 굴곡 동작에 대한 상당한 저항도 한다.

이하, 도 1을 참고로 하여 설명한다. 본 발명의 특징 및 구조를 실시하는 칫솔을 손잡이(12) 부분을 갖춘 상태의 수직 위치로 측입면으로 나타낸 도면이다. 전체적으로 도시하지 않았지만, 손잡이는 수평방향으로 연장되고 그리고 종축선을 가지는 것으로 이해한다. 손잡이에 최근접한 헤드의 후방 헤드 섹션(14)은 손잡이와 동일 축선으로 있으며, 손잡이에서 최원격진 헤드 부분은 전방 헤드 섹션(16)으로 나타내었다. '18'은 헤드 섹션(14, 16)의 대면 단부 사이에 엘라스토머 코팅 연결부이다. 그리고, 도 1 내지 도 3을 통해 설명되는 실시예로서, 엘라스토머는 또한, 브러시의 상부 면(18a), 측면(18b), 하부 둘레 모서리(18c), 및 하부 홈(18d)의 대부분을 덮어서, 공지된 방식으로 브러시의 자유 단부의 상기 면 둘레에 엘라스토머 범퍼로서 동작을 하며, 연결부 구조에 대해서는 이하에서 보다 상세하게 설명되어진다. 복수 다발의 장(長) 칫솔모(20a)와 단(短) 칫솔모(20b)는 후방 헤드 섹션(14)에 대해 거의 직각으로 연장하고 반면에 유사한 복수 다발의 장 칫솔모(22a)와 단 칫솔모(22b)는 전방 헤드 섹션(16)으로부터 수직 연장된다. 따라서, 다발의 칫솔모(22a, 22b)는 전방 헤드 섹션(16)의 하부 면(24)에 대해 대체로 수직적이고 반면에, 다발의 칫솔모(20a, 20b)는 후방 헤드 섹션(14)의 하부 또는 바닥 면(26)에 대체로 수직한다. 당 분야의 기술인은, 상기 칫솔모가 헤드의 하부 평면에 대해 수직적으로 될 것을 요망하지는 않지만, 그에 대한 다른 각도를 생각해 볼 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.

도 1 및 도 3에서 가장 양호하게 나타낸 바와 같이, 엘라스토머 코팅 연결부(18)의 중간은 엘라스토모로 이루어진 일체형 릿지(36)와 그 어느 일 측에서 홈(40)을 구비한다. 도 3에서 가장 양호하게 볼 수 있는 바와 같이, 하드 플라스틱 골격의 상부 면의 일 부분은 '16a'로 지시되고 그리고 브러시의 정상 면에 엘라스토머 코팅 연결부(18)와 동일한 높이를 이룬다. 도 2에서 가장 양호하게 볼 수 있는 바와 같이, 엘라스토머 코팅은 브러시의 측부 둘레로 모서리(18c)를 따라 바닥 면까지 하방향으로 이어진다. 당 분야의 기술인은 범퍼를 형성하는 엘라스토머 코팅 연장부가 본 발명을 실시하는데 필요하지 않은 특징이며, 이러한 사실에 대해서는 독일 특허 DE 36 28 722호 및 유럽 출원 0 310 482호에 공고된 바와 같이 널리 공지된 것임을 이해할 수 있을 것이다.

도 4a를 참고로 하여 설명하면, 도 1 내지 도 3의 브러시는 엘라스토머 코팅연결부(18)를 갖지 않고 나타낸 것이다. 상당한 하드(엘라스토머와 대비) 플라스틱 브러시 몸체 또는 골격에는, 제2상부 면(16b)이 제1상부 면(16a)보다 낮게 형성되는, 제1상부 면(16a)과 제2상부 면(16b)을 가진 전방 헤드 섹션(16); 제2상부 면(14b)이 제1상부 면(14a)보다 낮게 형성되는, 제1상부 면(14a)과 제2상부 면(14b)을 가진 후방 헤드 섹션(14); 및 상부 면(14b, 16b)과 동일 축선상에 있는 상부 면(30a)을 가진 브리지(30)가 포함된다. 종방향 단면으로 역T형상인 홈(38)과 상부 면(14a, 16a)은 브리지(30)의 하부 면에서 시작되어서 헤드 섹션(14, 16)사이에 위치하며, 플랜지(32)에 말단 외부 모서리에서 마감되는 하부 면(24, 26)으로 하방향 연장된다. 브리지(30)는 일반적으로 0.0002~0.0003인치의 두께를 갖는다. 손잡이(12), 헤드 섹션(14, 16) 및 브리지(30)는, 임의 등급의 나일론 폴리머도 사용될 수 있지만, 일반적으로 폴리프로필렌과 같은 수지 또는 플라스틱으로 성형된다. 양호한 폴리프로필렌 수지로는 헌트스만 제네랄 펄포즈 호모폴리머 5520번(Huntsman General Purpose Homopolymer No.5520) 및 호스탈렌 폴프로필렌 PPR 1042 코폴리머(Hostalen Polpropylene PPR 1042 Copolymer)이 있다.

힌지 영역에서의 홈의 고무와 플라스틱 벽 사이에 연결부에서는 상당한 변형이 발생하다는 것은 알려져있는 사실이다. 연결은 엘라스토머와 경성(rigid) 폴리프로필렌 플라스틱 칫솔 몸체 재료 사이에 접합에 의지한다. 이러한 접합은, 엘라스토머의 용융점 보다 높은 온도에서, 플라스틱 몸체 부분에 엘라스토머의 압력을 가하는 사출의 결과로 발생한다. 이상적으로는, 예를 들어 용융 엘라스토머로 용융 및 접합되는 폴리프로필렌의 박면(thin surface) 층으로 인하여 2개 물질이 만나는 곳에서 화학적 결합으로 형성되는 것이 좋다.

경성 플라스틱과 유입 용융 엘라스토머의 온도를 주로 제어하며, 처리 량을 유용하게 제어하여, 경성 플라스틱과 엘라스토머 간에 양호한 면 접합을 이룬 칫솔을 생산할 수 있다. 허용할 수 있는 샘플에서도, 다른 영역에서 처럼 강력하지 않은 접합이 있는 곳에서 패치(patch)가 발견되어진다. 당 분야의 기술인은 양호한 연결을 보장하는 것이 2성분 칫솔의 가요성 헤드의 고정성과 안전성에 중대한 역활을 한다는 사실을 인식할 수 있을 것이다.

이건 발명인은 이하에 기술되는 기구적 구조(mechanical configuration)를 사용하여 상기 연결을 향상시킬 수 있음을 발견하였다. 일반적으로, 박층 분리가 발생하면, 엘라스토머와 경성 플라스틱이 연결되는 지점에 홈의 말단 외부 모서리를 따라서 박층 분리가 시작된다. 심한 변형을 받는 상황에서, 이러한 박층 분리는 융합 접합을 상실하여 분열을 유도하는 홈의 전체 면을 따라서 상방향으로 확산된다. 가장 심한 변형을 받는 지점이 있는 홈의 각각의 말단 외부 모서리에 릴리프 플랜지(relief flange)를 설치하여, 이건 발명인은 변형이 외부 또는 유도 모서리를 따라서 다른 방향으로 향하게 되어 향상된 연결을 초래한다는 사실을 발견하였다.

대체로 역T자 모양으로 형상진 홈이 탄성과 연성의 열가소성 엘라스토머로 충진된다. 역T자형 홈은, 각각이 다발의 칫솔모(20, 22)로 이루어진 개별 그룹을 향하는 방향으로 연장된 2개 대칭적 플랜지 부분(32)을 구비한다. 엘라스토머 구간(18-18e)을 형성하는 열가소성 엘라스토머는, 폴리프로필렌과 EPDM(ethylene propylene diene monomers)(Santoprene 브랜드) 또는 비람(Vyram)(브랜드)의 혼합물로 구성된 열가소성 불카나이트(TPV: thermoplastic vulcanate)이며, 다른 TPV는 폴리프로필렌과 천연 고무의 혼합물로 구성되고, Santoprene와 Vyram(브랜드)은 모두 어드밴스드 엘라스토머 시스템에 의해 시판되는 엘라스토머 이다. 양호한 엘라스토머는 크라톤(Kraton), 셀(Shell)에서 시판하는 스티렌 블록 코폴리머(styrene block copolymer: SBC)의 브랜드, 그리고 Dynaflex G 2706(브랜드)를 구비하고, 열가소성 엘라스토머는 GLS 코포레이션에서 시판하는 것이며 Kraton(브랜드) 폴리머로 제조된 것이다. 이러한 것과 그외 다른 적절한 엘라스토머가 일반적으로 약 5 내지 약 30에 이르는 쇼어(A)경도를 가지며, 약 20이 양호한 경도이다. 그런데, 착색제를 본원에서 양호한 엘라스토머 보다 대체로 더 큰 경도를 갖는 폴리프로필렌 펠렛으로 구성하여, 엘라스토머에 색상을 부여하는데 사용되는 착색제가 그 경도에 영향을 미친다는 사실을 인식하여야 한다. 따라서, 쇼어(A)경도는 소망 색상 엘라스토머가 사용되는 것으로 결정하여야 한다. 복합 헤드의 정상 면에 홈(40)은 플랜지(32)와 상승 리브 또는 릿지(36)의 양측에서 연장된다. 도 3은 부가로 상기 구조를 설명하는 도면이다. 도면에서, 엘라스토머 코팅 연결부(18)는 헤드 섹션의 폭 방향으로 뻗쳐 있고 후방 헤드 섹션(14)쪽으로 '18e'에서 연장되어진 것을 볼 수 있다.

도 1 내지 도 4b에서 설명된 브러시는, 종래 사출성형 공정으로 제조된 '골격(skeleton)'을 형성하는 일체형 헤드와 손잡이 부분을 포함하고; 상기 골격은 나일론 또는 폴리프로필렌과 같은, 엘라스토머에 비교하여 상당한 고 경성인 플라스틱재로 제조되며; 릴리프 구역이, 연결부 만이 아니라 브러시의 자유 단부의 정상부, 측부 및, 하부 면의 연성 범퍼 덮개 부분을 형성하는데 사용되는 종래 2성분 사출성형 공정으로 엘라스토머의 사출성형작업이 가능하도록 제공된다. 그 결과, 상당히 완만한 외부 면을 가진 2성분 헤드를 형성하여, 칫솔질을 하는 중에 음식물 찌끼의 포획을 방지하고, 잇몸에 대한 외상(外傷) 및 상해를 감소하거나 없애 었으며, 심미적으로 즐거움을 주는 시각적 효과도 제공한다. 그리고, 본 발명의 목적은 연결구역으로 제한된 엘라스토머가 도 7에 도시된 바와 같이 브러시와 조우하는 것이다.

도 5a를 참고로 하여 설명하면, 브러시가 도 4a와 도 4b에서 설명된 엘라스토머 코팅 연결부(18)가 없으며 그리고 릴리프 구역을 갖지 않고 있으며, 브러시 몸체와 헤드가 모두 고 경성 플라스틱으로 제조되고, 역T형상 홈(38)에만 엘라스토머 재료가 제공된 것이다. 다시, 전방 헤드 섹션(16)은 후방 헤드 섹션(14)에 대해 약 15

각도로 있다. 종방향 단면으로 대체로 역T형상 홈(38)은, 브리지(30)의 하부 면에서 개시되어 플랜지(32)에 그 말단 외부 모서리에서 마감되는 하부 면(24, 26)으로 하방향으로 연장된다. 역T형상 홈(38)은 탄성 및 연성의 열가소성 엘라스토머로 충진된다. 도 5b는 엘라스토머 코팅이 없는 도 1 내지 도 3의 브러시의 저부 평면을 설명하는 도면이고, 브리지(30)에는 구멍(42)이 설치되며, 엘라스토머 범퍼가 전방 헤드 섹션(16)의 하부 면(24)으로 연장되는 둘레 하부 모서리 구역(44)을 구비하고, 상기 구멍(42)을 통해서 역T형상 홈(38)으로 용융 엘라스토머가 흘러간다.

도 6a를 참고로 다른 실시예를 설명한다. 여기서 하부 플랜지(32)는 여유있는 대형 크기로 이루어져 평탄한 대형 영역 위에 전단응력이 다른-방향을 향하게 하여 홈의 경성 플라스틱 벽과 엘라스토머 사이에 접착이 향상된 것이다. 그리고 도 6b는 확장 플랜지 영역을 명료하게 나타내는, 도 6a의 6B-6B선을 따라 절취된 브러시의 단면도 이다. 도 6c는 도 6a 및 도 6b의 브러시의 측 입면도 이다.

도 7은, 엘라스토머 재료가 플랜지(32)를 구비하는 힌지 영역에만 주어진 브러시의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 브리지(30)는 상부 면(16b, 14b)과 동일 축선 상에 있고, 그리고 전방 헤드 섹션(16)은 후방 헤드 섹션(14)에 대해 15

각도로 있다.

정상 구조의 헤드에서는, 전방 헤드 섹션(16)이 이건 발명인에 의해 결정된 매우 바람직한 각도인 약 15

로 후방 헤드 섹션(14)에 대해 상하운동할 수 있게 경사(tilt)진다. 따라서, 칫솔질 중에 브러시가 받는 힘은, 브러시의 종축선을 따라서 후방 헤드 섹션(14)에 보다 근접하게 또는 완전하게 브러시가 정렬 되도록 전방 헤드 섹션(16)이 상하운동할 수 있게 경사질 필요가 있게 한다. 2헤드 섹션은, 종래 이중 성분 사출성형 공정에서 보조 단계 중에 더해지는 엘라스토머를 가지고, 도 1에 도시된 바와 같은 각이진 구조로 성형된다. 그리고, 골격은 성형 후에 수축이 발생하는 엘라스토머의 성질 때문에 15

보다 약간 더 큰 각도로 또는 15

보다 약간 작은 각도로 성형되어야 함을 예견할 수 있다. 이러한 수축은 선단부의 각도를 변경 시킬 수 있으며, 그 양은 힌지 영역 주위에 엘라스토머의 구조로 제어된다. 따라서, 골격의 가요성 선단부 세그먼트는 2성분 합성 브러시에서 최종 15

각도를 달성하도록 18

각도로 성형된다.

도 8은 엘라스토머 코팅이 없는 다른 칫솔 헤드를 나타낸 도면이다. 상부 및 하부 헤드 면 사이에 통로에 브리지(30)를 배치하여, 전방 헤드 섹션(16)이 볼록 또는 오목한 구조로 보다 용이하게 굽어지게 하며, 그리고 릴리프 플랜지(32a, 32b)에는 상부(38a) 및 하부(38b) 홈 각각의 말단 외부 모서리를 설치하여 사출성형 공정 중에 엘라스토머를 충진한다. 이러한 실시예에서는, 헤드 세그먼트의 하부 면이 서로를 향하는 방향으로 굴곡되고 그리고, 헤드 세그먼트의 상부 면은 서로 이격지게 굴곡되어서, 상부 릴리프 플랜지(32b)가 경성 브러시 골격으로부터 엘라스토머의 박층 이탈을 발생하는 성질이 있는 박리 변형에 대한 내성을 갖게 하는데 유익한 것이다. 유사하게, 헤드 세그먼트의 하부 면이 서로 이격지게 굴곡되고 그리고 헤드 세그먼트의 상부 면이 서로를 향하는 방향으로 굴곡되어서, 하부 릴리프 플랜지(32a)가 유사한 박층 이탈을 발생하는 성질이 있는 박리 변형에 대한 내성을 갖게 하는데 일익을 한다.

오늘날 시장에서 판매되어 이용되고 있는 많은 칫솔은 "이중 성분(dual component)의 것이며, 그 의미는 엘라스토머 재료가 특히 브러시의 손잡이 파지부분에서 더 많이 아니면 더 적은 범위로 사용된 것을 의미한다. 사출성형에 의해 생산되는 이러한 이중 성분 브러시의 제조 방법은 오늘날 당분야에서는 널리 알려져 있는 기술이다. 본 발명에 따르는 칫솔은 이러한 종래 이중 성분 제조기술을 사용하여 제조되는 것이다. 예를 들면, 본 발명에 따르는 브러시 제조 방법에 의거, 엘라스토머 재료는 성형 채널(손잡이 영역이 주어진 것을 전제로 함)을 경유하여 손잡이 영역에서 헤드 영역으로 유입된다. 다르게는, 공지된 기술에 의거, 엘라스토머가 헤드에 위치한 제2사출점 또는 게이트를 경유하여 헤드 영역 안으로 유입되어, 몰드-인 채널(molded-in channel)의 필요를 없애었다. 이러한 달성 수단 및 방법에 대해서는 노르웨이의 요르단 AS(Jordan AS)에게 양도된 PCT출원 WO 94/05183호에 양호하게 기재되어져 있다. 헤드는 종래 스테이플(staple) 기술을 사용하여 설치된다.

본 발명에 따르는 브러시를 제조하는 다른 방법에 의거, 손잡이 및 파지부용 엘라스토머 그리고 헤드 영역이 3샷 성형기술(three-shot molding technique)을 사용하여 성형된다. 엘라스토머는 손잡이 영역과 분리되어 헤드 영역으로 도입된다. 이러한 과정은, 특히 손잡이 파지 섹션과 브러시의 헤드 섹션용 엘라스토머가 이종 엘라스토머성 물질, 예를 들면 서로 다른 2개 쇼어 경도 값을 가지는 엘라스토머인 경우에, 특히 유용한 것이다. 예를 들면, 일부 환경에서는, 브러시의 손잡이 파지부분용의 엘라스토머에 비해 그 보다 연성인 엘라스토머를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 상술된 바와 같이, 헤드는 종래 스테이플 기술을 사용하여 브러시를 형성한다. 본원에 기술된 탄성적 가요성의 브러시를 설치하고, 브러시의 칫솔모를 트림(trim) 및 엔드 라운드(end round)하여 칫솔을 이루는 방법 및 장치에 관한 설명은, 이건과 동일 일자로 출원된 계류중인 특허출원 08/ 호에 기술된 내용에서 볼 수 있다.

본원에 사용된 칫솔은 탈착식 헤드로 이루어진 수동 브러시 또는 전기적 혹은 배터리 구동 브러시에 사용하기에 적합한 브러시 헤드를 구비한 것이며, 이러한 경우에 칫솔대(stem portions)는 본원에 참고된 칫솔 손잡이와 등가물이다.

본 발명을 특정한 실시예를 통해 기술하였지만, 당 분야의 기술인은 이러한 내용이 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서의 이탈 없이 다양한 변경 및 개조가 가능한 것임을 이해할 수 있을 것이며, 첨부 청구범위는 본 발명의 범위 및 정신 내에서 이루어지는 모든 변경을 포함하는 것이다.

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13. 칫솔의 종축선을 따라서 배치된 경성 손잡이와 분절 헤드를 가진 제한된 가요성이 있는 사출성형 칫솔에 있어서,

    상기 헤드는 손잡이에 붙어있는 이면 단부와 이면 단부로부터 원격진 자유 선단부 헤드를 가지고, 상기 헤드는 적어도 2개 섹션으로 분할되고, 상기 자유 선단부에 섹션은 상기 섹션의 나머지 다른 섹션에 대하여 탄성적으로 굴곡될 수 있으며, 상기 섹션의 다른 일 섹션은 상기 헤드의 이면 단부에서 손잡이에 연결되고, 상기 자유 선단부에 섹션은 상기 헤드 섹션의 나머지 다른 섹션에 대하여 미리 선택된 각도로 배치되어서 적어도 2개 헤드 섹션이 대체로 평탄한 위치를 향해 서로 상관하여 굽어지도록 정상적인 칫솔질 압력을 받아 상기 헤드가 굴곡되고, 상기 적어도 2개 헤드 섹션은 각각 상부 면과 하부 면을 가지고, 상기 적어도 2개 섹션은 서로 대면하는 종방향으로 개별적으로 이격진 단부를 구비하고, 상기 이격진 단부는 2개 섹션과 일체적으로 형성된 얇은 브리지에 의해 연결되고, 상기 얇은 브리지는 상부 면과 하부 면을 가지고, 상기 얇은 브리지의 상부 면은 헤드의 상부 면과 동일 선상에 배치되고, 홈이 상기 이격진 단부 사이에서 생성되고, 상기 홈의 상부 부분은 상기 얇은 브리지의 하부 면에서 마감되고, 홈의 하부 부분은 상기 헤드 섹션의 각각의 하부면으로 연장되는 플랜지 영역에서 마감되고, 각각의 상기 헤드 섹션은 그 하부 면으로부터 연장된 복수 다발의 칫솔모를 가지고, 복합성분 헤드를 형성하도록 내박리성 엘라스토머 섹션(peel-resistant elastomer section)이 상기 이격진 단부 사이에 배치되고, 상기 엘라스토머 섹션은 얇은 브리지의 하부 면으로부터 상기 헤드 섹션의 각각의 하부면으로 연장되는 홈의 플랜지 영역으로 연장하는 것을 특징으로 하는 칫솔.
14. 제13항에 있어서, 2개의 경성 헤드 섹션이 있고, 제1헤드 섹션은 상기 자유 선단부에서 상기 얇은 브리지에 의해 상기 경성 손잡이와 일체적으로 있는 제2헤드 섹션에 연결되며; 상기 헤드 섹션은 상승 부분(raised portions)이 있는 상부면, 측부 및 하부 칫솔모 함유 면을 가지며; 하부 칫솔모 함유 면은 낮은 홈을 함유한 둘레 모서리를 가지고; 상기 얇은 브리지 및, 상기 상부면, 측부, 상기 상부면의 일부 및 상기 제1헤드 섹션의 낮은 홈, 측부 그리고 제2헤드 섹션의 낮은 홈은 그 주위에는 엘라스토머 범퍼를 구비하고, 상기 제1헤드 섹션의 상부면의 상승 부분은 상기 엘라스토머 범퍼를 통해 연장되며, 상기 제2헤드 섹션의 상승 상부부분은 엘라스토머 범퍼와 손잡이 사이에 위치하며; 상기 엘라스토머 범퍼는 상기 제1 및 제2헤드 섹션의 상승 부분과 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 칫솔.
15. 제14항에 있어서, 상기 엘라스토머 섹션은 종방향 단면으로 역T형상인 것을 특징으로 하는 칫솔.
16. 제14항에 있어서, 상기 얇은 브리지의 상부 면을 덮는 엘라스토머는 상기 평행한 홈 사이에 일체형 릿지와 횡단방향으로 평행한 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 칫솔.
17. 제13항에 있어서, 상기 미리 선택된 각도는 약 15

    

    인 것을 특징으로 하는 칫솔.
18. 제13항에 있어서, 정상적인 칫솔질 압력이 0.5 파운드이면, 상기 적어도 2개 헤드 섹션이 서로 대체로 상호 평탄한 위치를 이루는 방향으로 굽어지는 것을 특징으로 하는 칫솔.
19. 제13항에 있어서, 상기 엘라스토머 섹션은 약 5 내지 약 30의 쇼어(A) 경도를 가지는 엘라스토머 인것을 특징으로 하는 칫솔.
20. 칫솔의 종축선을 따라서 배치된 경성 손잡이와 분절 헤드를 가진 제한된 가요성을 갖는 사출성형된 칫솔에 있어서,

    상기 헤드는 손잡이와 붙어 있는 이면 단부와 이면 단부로부터 원격진 자유 선단부 헤드를 가지고, 상기 헤드는 적어도 2개 섹션으로 분할되고, 상기 섹션은 정상 칫솔질 압력을 받으면 서로에 대해서 탄성적으로 굴곡되며, 상기 헤드 섹션은 상부 면과 하부 면을 가지고, 상기 적어도 2개 섹션은 서로 대면하는 각각의 종방향으로 이격진 단부를 가지고, 이격진 단부는 2개 섹션과 일체적으로 형성된 얇은 브리지에 의해 연결되고, 상기 얇은 브리지는 상부 면과 하부 면을 구비하고, 홈이 상기 섹션의 하부 면에서 마감되는 이격진 단부 사이에 브리지에 의해 생성되고, 플랜지 영역은 이격진 단부와 각각의 헤드 섹션의 하부 면의 교차부에 위치하고, 복수 다발의 칫솔모가 각각의 헤드 섹션의 하부 면에서 연장하고, 복합성분 헤드를 형성하도록 내박리성 엘라스토머 섹션이 상기 이격진 단부 사이에 배치되고, 상기 엘라스토머 섹션은 얇은 브리지의 하부 면에서 상기 헤드 섹션의 각각의 하부 면으로 연장된 상기 홈의 플랜지 영역으로 연장하여, 상기 엘라스토머 섹션이 칫솔질을 하는 중에 서로 각각 상관적으로 적어도 2개 헤드 섹션이 굽어져서 변형되는 것을 특징으로 하는 칫솔.

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