Моноволокно, спосіб отримання щетинок чи міжзубних чистильних елементів (варіанти) та щіткові вироби і міжзубні чистильні елементи, виготовлені з подібних моноволокон

1 Моноволокно з ослабленими вторинними силами зчеплення з принаймні двох полімерів, екструдованих в правильній геометричній конфігурації, яке має крайові поверхні, що простягаються в по суті осьовому напрямку, для отримання щетинок чи міжзубних чистильних елементів, яке може розщеплюватись в по суті осьовому напрямку під дією механічних сил, яке відрізняється тим, що крайові поверхні являють собою граничні шари, в яких вторинні сили зчеплення ослаблені, причому моноволокно має матрицю з полімеру, що визначає фізико-хімічні властивості щетинки і міжзубного чистильного елементу ВІДПОВІДНО, а другий полімер включений в матрицю у вигляді тонких шарів 2 Моноволокно по п 1, яке відрізняється тим, що матриця має співполімер або суміш полімерів 3 Моноволокно по пп 1,2, яке відрізняється тим, що тонкі шари в матриці мають співполімер або суміш полімерів 4 Моноволокно по пп 1,2, яке відрізняється тим, що полімер тонких шарів утворює частину полімеру матриці 5 Моноволокно по п 4, яке відрізняється тим, що два полімери присутні в тонких шарах приблизно в рівних кількостях 6 Моноволокно по пп 1-5, яке відрізняється тим, що товщина тонких шарів становить кілька мікрон 7 Моноволокно по пп 1-6, яке відрізняється тим, що тонкі шари в матриці сягають до окружної поверхні моноволокна 8 Моноволокно по пп 1-6, яке відрізняється тим, що тонкі шари в матриці закінчуються на деякій відстані від окружної поверхні моноволокна 9 Моноволокно по пп 1-8, яке відрізняється тим, що матриця моноволокна має третій полімер, включений в зазначену матрицю 10 Моноволокно по пп 1 -9, яке відрізняється тим, що полімери в матриці і в тонких шарах мають різне забарвлення 11 Моноволокно по пп 1-10, яке відрізняється тим, що переріз моноволокна відрізняється від круглого 12 Моноволокно по п 11, яке відрізняється тим, що моноволокно має багатокутний переріз 13 Моноволокно по п 12, яке відрізняється тим, що тонкі шари сягають до кутів багатокутного перерізу 14 Моноволокно по п 12, яке відрізняється тим, що тонкі шари сягають до поверхонь багатокутного перерізу 15 Моноволокно по пп1-14, яке відрізняється тим, що матриця має поліамід, а тонкі шари полюлефін 16 Спосіб отримання щетинок із моноволокон по пп 1-15, який відрізняється тим, що принаймні два полімери сукупно екструдують в моноволокно, моноволокно витягують, при потребі стабілізують і ріжуть на щетинки необхідної довжини, щетинки розщеплюють на робочих кінцях поперек осі щетинки вздовж граничних шарів на обмежену довжину під дією механічних сил 17 Спосіб отримання щетинок чи міжзубних чистильних елементів із моноволокон по пп 1-15, який відрізняється тим, що принаймні два полімери сукупно екструдують в моноволокно, зазначене моноволокно витягують, при потребі стабілізують і розщеплюють поперек осі моноволокна вздовж граничних шарів на обмежену довжину з утворенням коротких прорізів під дією механічних сил 18 Спосіб по п 17, який відрізняється тим, що моноволокно обжимають в осьовому напрямку під час дії механічних сил або після неї 19 Спосіб по пп 16-18, який відрізняється тим, що механічні сили діють на більшу частину окружності моноволокна чи щетинки О 00 ю 57814 20 Спосіб по пп 16-19, який відрізняється тим, що моноволокно чи щетинку розщеплюють або розрізають ударними силами 21 Спосіб по пп 16-19, який відрізняється тим, що моноволокно чи щетинку розщеплюють або розрізають стискальними силами 22 Спосіб по пп 16-19, який відрізняється тим, що моноволокно чи щетинку розщеплюють або розрізають скручувальними силами 23 Спосіб по пп 16-22, який відрізняється тим, що перед розщепленням робочий кінець щетинки округлюють 24 Спосіб по пп 16-23, який відрізняється тим, що після розщеплення робочий кінець щетинки округлюють 25 Спосіб по пп 16-24, який відрізняється тим, що декілька прапорців щетинки, отриманих в результаті и розщеплення, на деякій відстані поміче ні маркуванням, яке оптично показує корисну довжину 26 Щітковий виріб, що має держак і прикріплені до нього щетинки, в якому принаймні частина щетинок виконана з моноволокна по пп 1-15 способом по пп 16-25 27 Щітковий виріб по п 26, який відрізняється тим, що декілька КІНЦІВ розщеплених щетинок мають маркування, що вказує на їх корисну довжину 28 Щітковий виріб у вигляді міжзубного чистильного елементу, отримане з моноволокна по пп 117 способом по пп 19-20, яке відрізняється тим, що міжзубний чистильний елемент має прорізи на рівних відстанях вздовж всієї окружності 29 Щітковий виріб по п 28, який відрізняється тим, що міжзубний чистильний елемент має опуклості на ділянках з прорізами Винахід стосується моноволокна із зменшеними вторинними силами зчеплення з принаймні двох полімерів, сукупно екструдованих в правильному геометричному співвідношенні з витягнутими в по суті осьовому напрямку крайовими поверхнями з метою отримання щетинок або міжзубних чистильних елементів, здатних розчіплюватись по суті вздовж осі під дією механічних сил Винахід також стосується способу отримання щетинок чи міжзубних чистильних елементів з таких моноволокон, щетинних виробів з таких щетинок та міжзубних чистильних елементів Щетинки для щетинних виробів різних типів, наприклад, ГІГІЄНІЧНИХ та зубних щіток, господарчих щіток, промислових щіток, малярних щіток і т п , нині переважно виробляють з полімерів шляхом екструдування розплавів полімерів в безперервні моноволокна, які витягають і при бажанні стабілізують Потім З таких моноволокон отримують щетинки нарізанням на потрібну довжину Як правило, моноволокна, як і щетинки, мають круговий циліндричний перетин ВІДОМІ щетинки з іншими перетинами, наприклад, овальними або багатокутними, для спеціальних цілей Моноволокна для них екструдують з ВІДПОВІДНИМ профілем ють в повздовжньому напрямку, забезпечують високу МІЦНІСТЬ на розтягування Повздовжня орієнтація молекул також дає бажану пружність при згинанні В моноволокнах, виготовлених з одного полімеру, так звані вторинні сили зчеплення, тобто, сили, що діють поперек орієнтації молекул, достатні для запобігання розпушуванню або розщеплювання волокна чи щетинки У випадку ж моноволокон, виготовлених з двох різних полімерів, між молекулярними ланцюгами полімерів в процесі витягування з'являються ділянки проковзування, в яких вторинні сили зчеплення послаблені Таке моноволокно чи щетинка, отримане подібним способом, може розпушуватись під дією механічних зусиль, викликаних ножем чи подібним інструментом Виходять щетинки, так звані прапорці, неправильної форми, неправильного перетину з бахромчастою навколишньою поверхнею У великому пучкові таких щетинок, вірогідно, утворюється ворсиста структура з гарним ступенем поглинання, але прапорці мають непередбачувані МІЦНІСНІ властивості Вони викришуються, обриваються або заплутуються Тому такі розпушені щетинки незадовільні і навіть непридатні в багатьох випадках 3 ГІГІЄНІЧНИХ міркувань їх використання в зубних щітках ризиковане В багатьох випадках бажано використання щетинок волокнистої, зокрема, тонковолокнистої структури Це має місто, наприклад, в щітках, призначених для нанесення середовищ на поверхні чи їм подібні, тобто, в малярних щітках Навіть при потребі ворсистої структури щетинка повинна бути тонковолокнистою Нещодавно стоматологи встановили, що звичайні щетинки для зубних щіток виявляють недостатню чистильну дію, оскільки не можуть проникати в тонкі тріщини на поверхні зубів, а тільки ковзають по них Це ж має місце і при видаленні забруднень з міжзубних порожнин З метою отримання досить волокнистої структури вже пропонувалось екструдувати моноволокно з суміші полімерів При екструдуванні та наступному витягуванні молекули полімерів орієнтуються вздовж повздовжньої осі моноволокна Первинні сили зчеплення, тобто, сили, що ді Ці Ж недоліки мають місце і в ВІДОМІЙ структурі щетинки (W097/14830), що складається з ядра та оболонки і отримується сукупним екструдуванням двох різних полімерів Матеріал оболонки механічно або ХІМІЧНО видаляють з робочого краю з утворенням глибокого карману, що слугує для прийому зубної пасти або фарби Крім того, дається опис прапорців, отриманих розпушуванням матеріалу оболонки до такого ступеня, що він виступає за ядро Таке розпушування здійснюється відомим способом - нарізанням ножем В отриманих щетинках зберігається та ж неправильна структура Особливо для зубних щіток пропонувались щетинки, що складаються з множини тонких волокон, подібних текстильним волокнам, і охоплюючих їх оболонки (заявка Німеччини 94 08 268 U1) 57814 Оболонку і волокна можна сумісно екструдувати як єдину нитку Після нарізання щетинок оболонку на робочому КІНЦІ щетинки видаляють механічною обробкою чи зрізанням, вивільнюючи волокна на короткому відрізку Не кажучи вже про технологічну складність отримання таких щетинок, можливості їх використання обмежені Особливо неприйнятне те, що їх поведінка при згинанні різко змінюється в МІСЦІ переходу від волокон до оболонки Якщо такі щетинки використовуються в малярних щітках, вони можуть пошкоджувати поверхню гострою кромкою цього переходу Це ж має місце в зубних щітках при дії на зуби і ясна Крім того, такі волокна погано згинаються, тому вони не можуть проникнути в глибокі порожнини, міжзубні порожнини і т п Під ДІЄЮ ПОСТІЙНИХ навантажень волокна на краю оболонки легко ламаються В W096/39117 описаний міжзубний чистильний елемент, вироблений з моноволокон, сукупно екструдованих в ВІДПОВІДНИХ геометричних співвідношеннях Кожне моноволокно складається з, принаймні, двох полімерів, що зменшує вторинні сили зчеплення на межах сусідніх моноволокон Вторинні сили зчеплення ослабляються під дією осьових сил розтягування, що призводить до утворення ворсистої шовковистої структури з множини волокон Звичайні текстильні волокна (патент США З 117 362) з глянцевою гострокутною структурою отримують сумісним екструдуванням різних полімерів, кожен з яких має потрібну форму перетину, і які зчіплюються між собою по прилеглих поверхнях і розділяються шляхом введення розчинника, що розчиняє один з полімерів В основу даного винаходу покладено задачу створити моноволокно з принаймні двох сумісно екструдованих полімерів, придатне для отримання розрізних щетинок або міжзубних чистильних елементів, яке має передбачувані МІЦНІСНІ характеристики і має прапорці чи прорізи в заданій КІЛЬКОСТІ І з формою та розмірами, що піддаються визначенню Винахід також спрямовано на створення способу отримання щетинок чи міжзубних чистильних елементів з таких моноволокон Моноволокно, яке відповідає цим вимогам та має ознаки обмежувальної частини п 1 формули, відрізняється тим, що у ВІДПОВІДНОСТІ з винаходом крайовими поверхнями є граничні шари із зменшеними вторинними силами зчеплення, а моноволокно уявляє з себе матрицю з полімерів, фізикоХІМІЧНІ властивості яких визначають властивості щетинки чи міжзубного чистильного елементу, тоді як другий полімер впроваджений в матрицю у вигляді тонкого граничного шару Завдяки такій геометрії граничних шарів з'являється можливість прогнозувати, яким саме чином моноволокно, з якого отримують, наприклад, міжзубний чистильний елемент чи щетинку шляхом нарізання на необхідну довжину, буде руйнуватись чи розщеплюватись під дією механічних сил Прорізи чи прапорці появляються точно з наперед відомим контуром, що задається геометрією екструдованого виробу Оскільки граничні шари лежать в повздовжньому напрямку моноволокна, по всій довжині конкретний прапорець завжди має однакову форму та однаковий перетин Отже, всі прапорці мають однакові МІЦНІСНІ характеристики, зокрема, однаковою поведінкою при згинанні та однаковою МІЦНІСТЮ на розтягування Однак, при ВІДПОВІДНИМ чином заданій геометрії можна отримати прапорці з різним перетином Оскільки моноволокно чи щетинка під дією механічних сил розщеплюється точно по граничних шарах і тільки по них, прапорці утворюють кромки на робочих поверхнях у ВІДПОВІДНОСТІ з своїм перетином, що сприяє чистильній дії Щетинка, розщеплена таким чином, ВІДПОВІДНО, ефективніше працює своєю окружною поверхнею, ніж відома з безладно розташованими прапорцями Однорідні форми заважають надмірному розповзанню щетинок Кожна щетинка в щільно упакованому пучкові знову отримує форму моноволокна, а наявність прапорців проявляється лише під дією осьового чи радіального тиску Це створює можливість отримання щетинок з прапорцями, що мають задані властивості звичайних щетинок При розщеплюванні нові тонкі частинки не утворюються або майже не утворюються, тому немає потреби в ґрунтовній очистці щетинки Отримуються моноволокна для міжзубних чистильних елементів з правильно розташованими і чітко розщепленими прапорцями, що дає гарантію проти подальшого розщеплення чи щілиноутворення Полімер як матриці, так і тонких шарів може також бути співполімером чи сумішшю полімерів Зазначені вище переваги проявляються особливо ясно, коли тонкі шари принаймні частково мають полімер матриці У цьому випадку полімер щетинки руйнується під дією прикладеного зусилля в найслабшій точці - приблизно по центру тонких шарів, але адгезивности частини полімеру матриці в тонкому шарі на створених сусідніх прапорцях досить аби запобігти утворенню дрібних частинок Переважно тонкі шари мають товщиною в кілька мікрон Досліди показали, що тонкі шари можна екструдувати разом з полімером матриці Два полімери можуть бути присутні в тонких шарах приблизно в рівних кількостях Вибір конкретної геометрії визначається необхідними характеристиками щетинки чи міжзубного чистильного елементу Так, тонкі шари в матриці можна протягувати до окружності моноволокна з тим, щоб моноволокно можна було розколювати чи розщеплювати з прикладенням відносно невеликого зусилля Можливо, навпаки, щоб тонкі шари закінчувались всередині матриці на деякій відстані від окружності моноволокна У цьому випадку потрібно прикласти дещо більше зусилля, зате утворені прапорці, в тому числі в граничній частині, мають матеріал матриці, тобто мають такі ж характеристики зносу, що і оболонка щетинки чи прапорців Можливо, що матриця моноволокна має третій полімер, включений в зазначену матрицю та слугуючий переважно для впливу на МІЦНІСНІ характеристики отриманих прапорців Звичайно моноволокно для щетинок кругле, але воно може мати некруглий перетин Особливо слід зазначити багатокутні перетини, які більш ефективні по чистильній дії ніж круглі У цьому випадку тонкі шари можуть доходити 57814 до кутів багатокутного перетину так, що виходять відносно гострі кромки з кутом менше 90° В переважному варіанті виконання винаходу матриця має поліамід, а тонкі шари - полюлефін, зокрема, поліпропілен чи поліетилен Таке сполучення матеріалів дає досить великі вторинні сили зчеплення в сполученнях, щоб не допустити несвоєчасного зносу чи розпушування при обробці та експлуатації щетинок Однак таке сполучення полімерів розривається при прикладенні умисно значного зусилля Спосіб отримання щетинок із зазначеного моноволокна ВІДПОВІДНО до винаходу включає наступні стадії сукупно екструдують принаймні два полімери в моноволокно, розтягують і при бажанні стабілізують моноволокно, нарізають із моноволокна щетинки необхідної довжини, розчіпляють щетинки на робочих кінцях вздовж граничних шарів на обмежену довжину під дією механічних сил поперек осі щетинки Другий спосіб отримання щетинок, а також міжзубних чистильних елементів із зазначеного моноволокна включає наступні стадії сукупно екструдують принаймні два полімери в моноволокно, після екструдування, витягування і при необхідності стабілізації розчіпляють моноволокно вздовж граничних шарів на обмежену довжину з утворенням коротких прорізів під дією механічних сил поперек осі моноволокна По способу ВІДПОВІДНО ДО винаходу можна утворити в оболонці моноволокна тріщиноподібні прорізи, що використовуються для прийому робочих середовищ У випадку зубних щіток або міжзубних чистильних елементів це звичайно зубні пасти або зубні чи антибактеріальні препарати Внаслідок розщеплення поверхня оболонки відрізняється підвищеною шорсткістю З вищеописаного моноволокна можна отримувати міжзубні чистильні елементи довільної довжини Природно, те ж саме можна здійснити з щетинок, нарізаних з моноволокна Розташування та довжину прорізів можна підібрати ВІДПОВІДНО ДОВЖИНІ щетинок з тим, щоб запобігти або сприяти розщепленню кінця щетинки, як вимагається в конкретному випадку Наприклад, можна розчіпляти тільки кінець щетинки Прорізи, виконані в оболонці, можна використати для подальшого розщеплення щетинки після зникнення прапорців від зносу Залежно від характеру і КІЛЬКОСТІ впроваджених шарів на робочому КІНЦІ щетинки утворюється відповідна КІЛЬКІСТЬ прапорців Для отримання міжзубних чистильних елементів ДОВІЛЬНОЇ ДОВЖИНИ З МОНОВОЛОКОН ВІДПОВІДНО З одним з варіантів здійснення способу передбачається обжимання моноволокна в осьовому напрямку підчас або після дії на нього механічних сил Таким чином ділянки з повздовжніми прорізами і смугами, що обмежують прорізи, ВІДПОВІДНО ВИХОДЯТЬ випуклими Переважно механічні зусилля прикладають по окружності моноволокна або щетинки, щоб забезпечити дію на всі граничні шари полімерів Розщеплення моноволокна або щетинки переважно здійснюється під дією ударних сил Замість них можна використати сили обжимання чи скручування Ці СИЛИ можуть бути прикладені до щетинки, яку відрізають, або також до групи щетинок, 8 наприклад, пучків щетинок, до чи після закріплення їх в держаку щітки Переважно щетинки закругляють на їх робочих кінцях Це можна виконувати до чи після розщеплення ВІДПОВІДНО ДО ще одного переважного варіанту виконання способу декілька КІНЦІВ, отриманих після розщеплення, забезпечують оптичним маркуванням із зазначенням корисної довжини Це показує користувачеві, що щетинка зносилась до маркування, тобто після зникнення розщеплених КІНЦІВ споживчі якості раптом змінюються, оскільки тепер розпочинає працювати значно більш жорсткий перетин основної частини щетинки Розщеплені КІНЦІ також весь час скорочуються і, ВІДПОВІД НО, стають все більш подразнюючими Такий показ особливо доцільний у випадку зубних щіток, щіток ДЛЯ ВОЛОССЯ І Т П Далі докладно описуються варіанти виконання винаходу з посиланнями на прикладені креслення, на яких Фіг 1 - 5 представляють різні перетини моноволокна Фіг 6 - вид щетинки з розщепленим робочим кінцем Фіг 7 - щетинка чи міжзубний чистильний елемент з прорізною оболонкою Фіг 8 - другий варіант перетину моноволокна Фіг 9 - альтернативний варіант міжзубного чистильного елементу Моноволокно 1 на фіг 1 має круглий перетин і отримано сукупним екструдуванням, принаймні двох полімерів Воно має матрицю 2 полімеру, що визначає властивості щетинки, і тонкі шари З, включені в геометричній формі, у даному випадку хрещатій, і які складаються з другого полімеру або його суміші з полімером матриці 2 Вторинні сили зчеплення, тобто сили під прямими кутами з повздовжньою складовою моноволокна, на ділянках тонких шарів 3 або на межах матриці ослаблені В представленому варіанті тонкі шари виходять на кругову поверхню 4 моноволокна, але можуть закінчуватись і на невеликій відстані від неї Полімером матриці 2 може бути, зокрема, поліамід (ПА), оді як тонкі шари 3 мають, наприклад, суміш полімерів ПА/ПП чи ПА/ПЕ У варіанті, представленому на фіг 2, тонкі шари 3 включені в матрицю у вигляді трикінцевої зірки, а на фіг 3 показано моноволокно 1 багатокутного, а саме трикутного перетину У цьому варіанті включені тонкі шари, які проходять від центру до країв, виходять з кутів багатокутника Природно, вони можуть закінчуватись і на поверхнях між кутами У варіанті, показаному на фіг 4, матриця 2 моноволокна 1 екструдована з включенням іще одного полімера з числа кількох можливих таким чином, що цей полімер повністю включений в матрицю Наприклад, це можуть бути ниткуваті структури 5, які після отримання щетинки або її розщеплення чи щілиноутворення впливають на II поведінку при згині або МІЦНІСТЬ утворених прапорців На фіг 5 представлено плоске прямокутне моноволокно 1, в якому тонкі шари 3 включені у вигляді решітки, так, що з такого моноволокна може бути отримано множину по суті прямокутних прапорців Нарешті, на фіг 8 показано перетин моноволокна, в якому матриця 2 має чотири однакові 57814 10 оболонка моноволокна або щетинка 6 зношуваЗОВНІШНІ ДІЛЬНИЦІ з круглим перетином і центральлась лише на обмеженому відрізку і щоб утворюним ядром, з яким межують ВІДПОВІДНО розташовались прорізи 8, 9, та 10 В цьому варіанті прорізи вані тонкі шари З зношуються на КІНЦІ щетинки, що супроводжується На фіг 6 схематично зображена щетинка 6, утворенням прапорців По мірі зносу щетинки фоотримана нарізанням моноволокна, наприклад по рма прапорців постійно змінюється фіг 2, на необхідну довжину, робочий кінець якої розщеплений під дією механічних сил з отриманМоноволокно по фіг 7 може використовуваням окремих прапорців 7, форма яких відповідає тись в якості міжзубного чистильного елементу формі дільниць моноволокна, що утворюють мат("зубного шовку") відрізками довільної довжини В рицю 2 Прапорців виходить стільки, на скільки щілини можна розташовувати зубну пасту, антисечастин матриця 2 поділена тонкими шарами З птичний чи антибактеріальний препарат У випадКорисна довжина прапорців може бути оптично ку міжзубного чистильного елементу рекомендумаркована поперечною ЛІНІЄЮ, ЯК показано на ється виконувати потовщення вздовж осі фіг 6 моноволокна, як показано на фіг 9, так, щоб смуги матриці 10, в яких виконані прорізи 9, виступали У варіанті, показаному на фіг 7, механічні зуназовні у вигляді випирань силля прикладені до кругової поверхні моноволокна на рівних відстанях від робочого кінця ПідбоВ усіх показаних варіантах виконання полімер ром товщини шару та величини зусилля та/або матриці можна фарбувати в різні кольори на різчастоти його прикладання можна добитись, щоб них ділянках перетину 2, розділених шарами З ФІг.1 Фїг.4 V Ґ1 Фїг.5 Фіг.2 Фіг З U 3J Фіг.6 b 57814 11 12 Фіг,7 о Фіг.9 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна