подсборка из волосков щетины и узел щетки (варианты)

Формула изобретения

1. Подсборка из волосков щетины, содержащая (а) первую и вторую основные нити, (b) множество элементарных нитей, простирающихся между первой и второй основными нитями, и (с) зону расплава, формирующую хрупкие связи, соединяющие элементарные нити с первой и второй основными нитями, при этом элементарными нитями сформирован первый арочных ряд между первой и второй основными нитями.

2. Подсборка по п.1, где, по меньшей мере, одна из основных нитей и элементарных нитей изготовлена из материала нейлона.

3. Подсборка по п.1, где основная нить представляет собой пучок элементарных нитей, по меньшей мере, одна из которых изготовлена из материала нейлона.

4. Подсборка по п.1, где элементарные нити термически соединены с основными нитями.

5. Подсборка по п.1, где элементарные нити с помощью растворителя соединены с основными нитями.

6. Подсборка по п.1, где элементарные нити имеют изменяющиеся диаметры в пределах от 2 до 200 мил (5-500 мкм).

7. Подсборка по п.1, дополнительно включающая третью основную нить, расположенную между первой и второй основными нитями, и соединенную с элементарными нитями, при этом элементарными нитями образован первый арочный ряд между первой и третьей основными нитями, и сформирован второй арочный ряд между второй и третьей основными нитями.

8. Узел щетки, содержащий (а) корпус щетки, имеющий головку, и (b) соединенную с головкой корпуса щетки первую подсборку из волосков щетины по любому из пп.1-7.

9. Узел по п.8, дополнительно включающий, по меньшей мере, вторую подсборку из волосков щетины, соединенную с головкой корпуса щетки, при этом вторая подсборка из волосков щетины включает (а) по меньшей мере, третью и четвертую основные нити, и (b) множество полимерных элементарных нитей, которые соединены с третьей и четвертой основными нитями и простираются между ними, и формируют второй арочный ряд, который простирается вверх из корпуса щетки.

10. Узел по п.8, дополнительно включающий, по меньшей мере, один ряд прямых волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, соединенный с головкой корпуса щетки, при этом каждый ряд включает множество волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, простирающихся вверх от основной нити.

11. Подсборка из волосков щетины, включающая (а) первую и вторую основные нити, (b) множество элементарных нитей, простирающихся между первой и второй основными нитями, и (с) адгезив, формирующий хрупкие связи, соединяющие элементарные нити с первой и второй основными нитями, при этом элементарными нитями сформирован первый арочный ряд между первой и второй основными нитями.

12. Подсборка по п.11, где, по меньшей мере, одна из основных нитей и элементарных нитей изготовлена из материала нейлона.

13. Подсборка по п.11, где основная нить представляет собой пучок элементарных нитей, по меньшей мере, одна из которых изготовлена из материала нейлона.

14. Подсборка по п.11, где элементарные нити имеют изменяющийся диаметр в пределах между 2 и 200 мил (5-500 мкм).

15. Подсборка по п.11, дополнительно включающая третью основную нить, расположенную между первой и второй основными нитями и соединенную с элементарными нитями, при этом элементарными нитями образован первый арочный ряд между первой и третьей основными нитями и образован второй арочный ряд между второй и третьей основными нитями.

16. Узел щетки, включающий (а) корпус щетки, имеющий головку, и

(b) соединенную с головкой корпуса щетки первую подсборку из волосков щетины по любому из пп.11-15.

17. Узел по п.16, дополнительно включающий, по меньшей мере, вторую подсборку из волосков щетины, соединенную с головкой корпуса щетки, причем вторая подсборка из волосков щетины включает (а) по меньшей мере, третью и четвертую основные нити, и (b) множество полимерных элементарных нитей, которые соединены с третьей и четвертой основными нитями, простираются между ними и формируют второй арочный ряд, который простирается вверх от корпуса щетки.

18. Узел по п.16, дополнительно включающий, по меньшей мере, один ряд из прямых волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, соединенный с головкой корпуса щетки, причем каждый ряд включает множество волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, простирающихся вверх от основной нити.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится, в целом, к изделиям, изготовленным из полимерных элементарных нитей, а более конкретно к волоскам щетины в виде петель, к способам изготовления волосков щетины в виде петель и сборок из волосков щетины из элементарных нитей, и к подсборкам из элементарных волосков щетины, соединенных с корпусами кистей.

Указанная выше находящаяся на рассмотрении заявка описывает методику изготовления, в кoтopой основная нить вводится аксиально вдоль сердечника, при этом в то же самое время элементарная нить обертывается вокруг сердечника, отчего создается множество "витков" ("оболочек"), которые транспортируются вдоль сердечника с помощью основной нити. Оболочки затем прикрепляются к основной нити с использованием ультразвуковой сварки, а впоследствии разрезаются, при этом формируются изделия, имеющие два ряда сегментов элементарной нити, соединенных с основной нитью.

Это изделие, называемое "нить с волосками щетины" может затем быть разрезано на отрезки и использовано для получения множества частей или других продуктов, требующих применения волосков из щетины. В одном из примеров несколько рядов волосков щетины формируются в зубную щетку путем установки сегментов нити с волосками щетины на головной части зубной щетки. Как правило, проксимальные концы волосков щетины присоединены к головке щетки, а дистальные концы свободно простираются вверх.

Щетки с волосками щетины в виде петель использовались в прошлом. Например, патент США 4211217, Gueret, описывает волосяную и массажную щетку, в которой волоски щетины изогнуты с образованием петель, которые закреплены основаниями в отверстиях, сформированных в головке щетки, и концы их соединяются вместе посредством головки щетки. В качестве другого примера, патент США 4406032, Diamant, описывает зубную щетку, которая включает элементарную нить, обернутую вокруг головки с целью образования множества круговых петель.

Патент США 4493125, Collis, описывает зубную щетку, имеющую комбинацию искривленных волосков щетины и прямых волосков щетины. Искривленные волоски щетины формируются путем внедрения противоположных концов прямых нитей в головку зубной щетки по группам, при этом формируются петли. Затем петли разрезаются аксиально с образованием двух рядов искривленных волосков щетины. Другие примеры, где волоски щетины в виде петель используются в зубной щетке, представлены в патентах США 4030845, Deckert, 2599191, Meunier и 4438541, Jacob et al.

Хотя эти примеры демонстрируют различные формы волосков щетины в виде петель, существует потребность в структуре волосков щетины в виде петель, которая является относительно простой в изготовлении и экономически эффективной при производстве.

Целью настоящего изобретения является создание средства для расширения множества конструкций щеток за пределы, которые соответствуют современным технологиям создания кистей и щеток.

Другой целью настоящего изобретения является создание подсборки из волосков щетины для щетки, в которой индивидуальные нити являются позиционно фиксированными по отношению друг к другу, перед присоединением к корпусу щетки.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа для сборки щеток, в котором подсборки из волосков щетины могут быть постоянно соединенными с корпусом щетки или, альтернативно, разъемно соединенными для последующей замены, тем самым устраняя приводящее к загрязнениям окружающей среды уничтожение остающихся функциональными корпусов щеток.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание щетки, которая содержит комбинацию арочных волосков щетины и прямых волосков щетины, при этом оба типа волосков щетины могут быть соединены в сборку без использования обычных методик изготовления щеток и кистей.

Эти и другие цели согласно одному аспекту изобретения достигаются путем создания подсборки из волосков щетины, содержащей (а) первую и вторую основные нити; и (b) множество элементарных нитей, простирающихся между первой и второй основными нитями, и (с) зону расплава, формирующую хрупкие связи, соединяющие элементарные нити с первой и второй основными нитями, при этом элементарными нитями сформирован первый арочный ряд между первой и второй основными нитями.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одна из основных нитей и элементарных нитей была изготовлена из материала нейлона.

Целесообразно, чтобы основная нить представляла собой пучок элементарных нитей, по меньшей мере, одна из которых изготовлена из материала нейлона.

Желательно, чтобы элементарные нити были термически соединены с основными нитями.

Возможно, чтобы элементарные нити были с помощью растворителя соединены с основными нитями.

Предпочтительно, чтобы элементарные нити имели изменяющиеся диаметры в пределах от 2 до 200 мил (5-500 мкм).

Целесообразно, чтобы подсборка, дополнительно включала третью основную нить, расположенную между первой и второй основными нитями, и соединенную с элементарными нитями, при этом элементарными нитями образован первый арочный ряд между первой и третьей основными нитями, и сформирован второй арочный ряд между второй и третьей основными нитями.

Цели согласно другому аспекту изобретения достигаются путем создания узла щетки, содержащего (а) корпус щетки, имеющий головку; и (b) соединенную с головкой корпуса щетки, первую подсборку из волосков щетины по первому аспекту изобретения.

Предпочтительно, чтобы узел дополнительно включал, по меньшей мере, вторую подсборку из волосков щетины, соединенную с головкой корпуса щетки, при этом вторая подсборка из волосков щетины включает (а), по меньшей мере, третью и четвертую основные нити; и (b) множество полимерных элементарных нитей, которые соединены с третьей и четвертой основными нитями, и простираются между ними, и формируют второй арочный ряд, который простирается вверх из корпуса щетки.

Целесообразно, чтобы узел дополнительно включал, по меньшей мере, один ряд прямых волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, соединенный с головкой корпуса щетки, при этом каждый ряд включает множество волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, простирающихся вверх от основной нити.

Цели согласно третьему аспекту изобретения достигаются путем создания подсборки из волосков щетины, включающей (а) первую и вторую основные нити, (b) множество элементарных нитей, простирающихся между первой и второй основными нитями, и (с) адгезив, формирующий хрупкие связи, соединяющие элементарные нити с первой и второй основными нитями, при этом элементарными нитями сформирован первый арочный ряд между первой и второй основными нитями.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одна из основных нитей и элементарных нитей была изготовлена из материала нейлона.

Целесообразно, чтобы основная нить представляла собой пучок элементарных нитей, по меньшей мере, одна из которых изготовлена из материала нейлона.

Желательно, чтобы элементарные нити имели изменяющийся диаметр в пределах между 2 и 200 мил (5-500 мкм).

Возможно, чтобы подсборка дополнительно включала третью основную нить, расположенную между первой и второй основными нитями и соединенную с элементарными нитями, при этом элементарными нитями образован первый арочный ряд между первой и третьей основными нитями, и образован второй арочный ряд между второй и третьей основными нитями.

Цели согласно последнему аспекту изобретения достигаются путем создания узла щетки, включающего (а) корпус щетки, имеющий головку; и (b) соединенную с головкой корпуса щетки первую подсборку из волосков щетины по третьему аспекту изобретения.

Предпочтительно, чтобы узел дополнительно включал, по меньшей мере, вторую подсборку из волосков щетины, соединенную с головкой корпуса щетки, причем вторая подсборка из волосков щетины включает (а), по меньшей мере, третью и четвертую основные нити; и (b) множество полимерных элементарных нитей, которые соединены с третьей и четвертой основными нитями, простираются между ними, и формируют второй арочный ряд, который простирается вверх от корпуса щетки.

Целесообразно, чтобы узел дополнительно включал, по меньшей мере, один ряд из прямых волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, соединенный с головкой корпуса щетки, причем каждый ряд включает множество волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, простирающихся вверх от основной нити.

Другие цели и признаки настоящего изобретения станут более понятными из следующего далее подробного описания в сочетании с иллюстративными вариантами осуществления изобретения, показанными на сопроводительных чертежах.

Фиг.1 представляет собой горизонтальный поперечный разрез устройства для изготовления подсборок из волосков щетины в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, на стадии ультразвуковой сварки;

фиг.2 - горизонтальный поперечный разрез устройства для изготовления подсборок из волосков щетины в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, на стадии резки;

фиг.3 - вид сверху подсборки из волосков щетины, изготовленной с помощью устройства по фиг.1, перед сгибанием сегментов элементарных нитей в арочные структуры;

фиг. 4 - вид с торца ряда арочных элементарных нитей, изготовленного из подсборки из волосков щетины по фиг.3;

фиг. 5 - горизонтальный поперечный разрез устройства для изготовления подсборок из волосков щетины в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, на стадии резки;

фиг. 6 - вид с торца подсборки из нити и щетины, изготовленной с помощью устройства по фиг.5:

фиг. 7 - вид с торца подсборки из нити и щетины по фиг.6, изогнутой для формирования арочной секции;

фиг.8 - вид сверху подсборки из волосков щетины, изготовленной в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 9 - вид с торца подсборки из волосков щетины по п.8 после формирования пары арочных сегментов;

фиг.10 - вид в изометрии зубной щетки, изготовленной с арочными волосками щетины, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.11 - частичный продольный разрез передней части зубной щетки по фиг. 10;

фиг.12 - вид с торца головки щетки в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, которое имеет ряд арочных волосков щетины и два боковых ряда из прямых волосков щетины;

фиг.13 - вид с торца головки щетки в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, которая имеет первый ряд арочных волосков щетины, расположенный концентрично со вторым рядом петель из волосков щетины;

фиг.14 - вид с торца головки щетки в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, который имеет ряд из арочных волосков щетины, простирающихся выше трех продольных рядов из прямых волосков щетины.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

На фиг.1 и 2 показан полый, по существу прямоугольный сердечник 10, который имеет четыре скошенных угла 12, 14, 16 и 18, содержащих плоские поверхности, расположенные под углами 45^o к сплошным плоским поверхностям сердечника 10. Основные нити 20, 22, 26, 28, 30, 32, 34 и 36, которые вводятся в один из аксиальных торцов сердечника 10, проходят вниз через внутреннее пространство сердечника 10. Основные нити поворачиваются на противоположном конце и направляются для перемещения в противоположном направлении по парам вдоль соответствующих углов сердечника 10, как показано.

Элементарная нить 38 оборачивается вокруг сердечника 10, когда основные нити проходят через него, тем самым образуя множество оболочек, которые находятся в контакте с основными нитями. Основные нити перемещают оболочки под консоли 40, 42, 44 и 46 ультразвуковой сварки, каждая из которых совмещена с соответствующим углом сердечника 10. Консоли снабжаются энергией для термического соединения оболочек элементарной нити с основными нитями.

После связывания основные нити продолжают транспортировать оболочки элементарной нити, теперь соединенные с основными нитями, к устройству для резки. Как видно из фиг.2, станция резки включает режущие кромки 48, 50, 52 и 54, размещенные в соответствующих углах для разрезания оболочек элементарной нити между каждой парой основных нитей для формирования четырех отдельных подсборок из волосков щетины. Хотя каждая режущая пластина представлена как вращающаяся вокруг оси, показанной прерывистыми линиями на фиг.2, может быть использовано любое режущее устройство на основе механической или волновой энергии.

На фиг.3 одна из подсборок 56 из волосков щетины показана с двумя основными нитями 22 и 26, расположенными параллельно друг другу, и с множеством оболочек, соединенными с основными нитями по существу под прямыми углами, для формирования множества сегментов 58 элементарной нити. Как показано на фиг. 4, когда параллельные основные нити 22 и 26 перемещаются по направлению друг к другу, сегменты 58 элементарной нити изгибаются с формированием арочного ряда 60 элементарной нити.

Альтернативный способ разрезания представляет собой использование ультразвуковой консоли для резки обернутых нитей в сочетании с формированием связи между обернутыми элементарными нитями и основными нитями. Это проделывается путем подъема поверхности сердечника, расположенной между каждой парой угловых основных нитей, таким образом, чтобы достигнуть углового ребра плоской грани консоли для возбуждения вибрации. В результате, связывание и резание происходит по существу одновременно.

Другие подсборки из волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, могут быть получены путем изменения количества основных нитей и изменения положения устройств для продольной резки. Например, на фиг.5 сердечник 62 имеет по существу квадратную форму поперечного сечения, и основные нити 64, 66, 68 и 70 располагаются соответственно в каждом из четырех углов сердечника 62. Элементарная нить 72 оборачивается вокруг сердечника 62 и транспортируется с помощью основных нитей, как и ранее, с образованием множества оберток. После прохождения через ультразвуковые устройства для связывания (не показаны) и термического соединения с основными нитями обертки элементарной нити транспортируются к станции для резания, которая включает две режущие пластины 74 и 76.

Режущие пластины разрезают обертки элементарной нити на противоположных сторонах сердечника 62 с формированием двух примерно идентичных подсборок 78 из волосков щетины с нитями, одна из которых показана на фиг.6. Подсборка 78 включает множество сегментов 80 элементарной нити, соединенных с двумя основными нитями 68 и 70 и простирающихся между ними, и два ряда сегментов 82 и 84 элементарной нити. Как видно на фиг.7, когда основные нити 68 и 70 перемещаются друг к другу в направлении, указанном стрелками, сегменты элементарной нити 80 образуют арку.

В другом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.8, обертки элементарной нити обрезаются с формированием подсборки 86 из волосков щетины с нитями, в которых сегменты 88 элементарной нити соединены с основными нитями 90, 92 и 94. Как видно на фиг.9, когда две наружные основные нити 90 и 94 перемещаются в направлении к средней основной нити 92, как показано с помощью стрелок, образуется пара арочных сегментов 96 и 98.

Различные подсборки из волосков щетины, описанные выше, могут быть использованы во множестве продуктов, включая щетки. Фиг.10 показывает зубную щетку 100, имеющую часть 102 ручки, головную часть 104, и часть со щетиной, которая содержит прямые ряды 106, 108, 110, 112, 114 и 116 из волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, которые расположены попеременно между рядами 118, 120, 122, 124 и 126 из петель из волосков щетины, изготовленных из элементарной нити. Прямые волоски щетины могут быть изготовлены в соответствии с методиками, описанными в находящейся на рассмотрении заявке США 09/092092, озаглавленной "Способ и устройство для изготовления изделий, содержащих волоски щетины", которая включается в настоящее описание в качестве ссылки. Альтернативно, прямые волоски щетины могут быть изготовлены путем использования методик, описанных здесь по отношению к варианту осуществления изобретения по фиг.7, при этом прямые волоски щетины изготавливаются из прямых сегментов 82 и 84.

Подсборки из прямых волосков щетины и арочных волосков щетины собираются в головной части 104 путем использования методик, описанных в находящейся на рассмотрении заявке США 09/092094, озаглавленной "Сборки волосков щетины, изготовленных из элементарных нитей, и способы изготовления щеток с использованием этих сборок", которая включена в настоящее описание в качестве ссылки. Например, как показано на фиг.11, головная часть 104 снабжается поперечными бороздками, которые принимают по одной основной нити из прямых рядов 106 и 108 и по две основные нити из арочных рядов 118 и 120. Альтернативно, прямые ряды 106 и 108 могут делить соответствующие бороздки с соответствующими основными нитями арочного ряда 118 для формирования более компактной головки щетки. При размещении основных нитей в бороздках, для герметизации бороздок и удержания основных нитей на месте используются химические, термические или механические средства.

Подсборки из волосков щетины, описанные здесь, могут быть использованы для конструирования щеток с множеством различных структур и сочетаний волосков щетины. Фиг.12, которая представляет собой вид с переднего торца зубной щетки 128, имеет два ряда 130 и 132 из прямых волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, которые обрамляют один ряд 134 из петель волосков щетины, изготовленных из элементарной нити. Ряды 130 и 132 простираются до высоты, большей чем высота ряда 134 из арочных элементарных нитей. Все три ряда простираются в продольном направлении от верхней поверхности головной части 136 зубной щетки 128. Каждый из рядов 130 и 132 имеет основную нить, закрепленную в головной части 136, в то время как ряд 134 имеет две основные нити, закрепленные в головной части, по каждой на ножку арочных элементарных нитей.

Фиг.13, также вид с переднего торца зубной щетки 138, имеет два ряда 140 и 142 из арочных волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, которые расположены концентрично по отношению друг к другу. Ряд 140 имеет высоту, большую чем у ряда 142, и ножки ряда 140 расположены снаружи по отношению к ножкам ряда 142. Оба ряда простираются в продольном направлении от верхней поверхности головной части 144 зубной щетки 138. Каждый из рядов 140 и 142 имеет две основные нити, укрепленных в головной части 144.

Фиг. 14, также вид с переднего торца зубной щетки 146, имеет ряд 148 из арочных волосков щетины, изготовленных из элементарной нити, которые проходят в продольном направлении вдоль головки щетки 150, и три ряда 152, 154 и 156 из прямых волосков щетины, которые подобным же образом проходят в продольном направлении вдоль головки щетки.

Различные варианты осуществления изобретения, описанные здесь, могут использовать практически любую комбинацию арочных и прямых подсборок из волосков щетины, и могут дополнительно включать сборки из петель, изготовленных из волосков щетины, описанные в заявке США 09/092092.

Преимуществом настоящего изобретения является то, что подсборки из волосков щетины могут смешиваться и сочетаться для образования большого множества желаемых комбинаций из арочных и прямых волосков щетины. Для применений в области зубных щеток арочные волоски щетины имеют то дополнительное преимущество, что не существует дистальных концов, которые необходимо обрабатывать, как в случае прямых волосков щетины.

Элементарные нити, используемые как для прямых, так и арочных подсборок волосков щетины, представляют собой, каждая, отдельную нить, в противоположность "комплексной нити", такой как пряжа, витой шнур и т.п., хотя элементарная нить может быть получена путем совместного экструдирования одного или нескольких полимеров для формирования коаксиальной структуры. Элементарные нити могут быть получены из нескольких различных материалов, включая алифатические полиамиды, ароматические полиамиды, сложные полиэфиры, полиолефины, полистирол, поливинилхлорид (ПВХ), полиуретан, поливинилиденхлорид, фторполимерные стиролы и сополимеры стирола. Особенно пригодным полимерным материалом для применений в области зубных щеток является нейлон 6,12; могут быть использованы другие нейлоны, включая нейлон 4, нейлон 6, нейлон 11, нейлон 12, нейлон 6,6, нейлон 6,10, нейлон 6,14, нейлон 10,10 и нейлон 12,12 и другие сополимеры нейлона. Примером предпочтительного сложного полиэфира является полибутилентерефталат (РВТ).

Когда элементарные нити располагаются рядом друг с другом, как на фиг.3, взаимодействие соседних элементарных нитей друг с другом в зоне расплава может быть относительно сильным по сравнению с взаимодействием основных нитей в зоне расплава, которые, по существу, состоят из материала элементарной нити. Эта особенность позволяет в некоторых применениях осуществлять разделение основных нитей и элементарных нитей в любой момент времени после термического соединения. Альтернативно, адгезия между элементарными нитями и основной нитью может быть, по меньшей мере, такой же сильной, как и адгезия между элементарными нитями.

Хотя фиг. 3 демонстрирует элементарные нити в виде одного ряда, бок о бок, плотность может изменяться таким образом, что соседние элементарные нити не касаются друг друга. Также плотность может быть такой, что второй ряд или большее количество рядов из элементарных нитей могут накладываться друг на друга. Когда используется нейлоновая элементарная нить диаметром восемь (8) мил (20 мкм), например, плотность около 125 элементарных нитей на дюйм основной нити (50 нитей на сантиметр) может быть достигнута путем укладки элементарных нитей в один ряд, бок о бок.

Хотя здесь описываются варианты осуществления изобретения, связанные с зубными щетками, любая из большого количества известных щеток может быть сконструирована с использованием арочных волосков щетины, комбинаций арочных волосков щетины и волосков в виде петель или комбинаций арочных и прямых волосков щетины в соответствии с настоящим изобретением. Для некоторых применений в области щеток элементарные нити могут включать абразивные частицы или чистящий материал для конкретных применений щетки. Абразивные элементарные нити являются коммерчески доступными под названием TYNEX А от E.I. Du Pont De Nemours and Company of Wilmington, Delaware USA. Предпочтительно абразивный материал составляет 0-50% по весу от полимерных элементарных нитей. TYNEX А представляет собой элементарную нить из нейлона 6,12, содержащую частицы карбида кремния или оксида алюминия, которые распределены по элементарной нити.

Когда используется ультразвуковая сварка, по меньшей мере, элементарная нить или основная нить, предпочтительно обе изготавливаются из термопластичных полимерных материалов. Они описаны выше со ссылками на другие варианты осуществления изобретения.

Элементарные нити, используемые в любом из указанных выше вариантов осуществления изобретения, могут быть получены путем совместного экструдирования одного или нескольких полимеров. Кроме того, для достижения желаемых физических характеристик волосков щетины, используемых для таких применений, как щетки для чистки и скребки, как было обнаружено, предпочтительные элементарные нити являются такими, которые имеют диаметр от 2 до 200 мил (5-500 мкм), а предпочтительно от 2 до 20 мил (5-50 мкм). В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения для зубной щетки элементарные нити имеют диаметр 4-10 мил (10-25 мкм). Элементарные нити различных диаметров, поперечных сечений, из различных материалов, с различными поверхностными свойствами и/или цветами могут быть объединены в одну сборку или подсборку из волосков щетины для достижения конкретных характеристик и/или внешнего вида щетки.

В вариантах осуществления изобретения, где нейлон используется либо для элементарной нити, либо для основной нити, либо для них обоих, предпочтительный нейлон продается под названием TYNEX и производится E.I. Du Pont De Nemours and Company of Wilmington, Delaware USA. TYNEX представляет собой полигексаметилендодеканамид, который является техническим названием для нейлона 6,12. Он имеет температуру плавления в пределах между 208 и 215^oС и имеет плотность 1,05-1,07, и является коммерчески доступным с различными формами и диаметрами.

Элементарные нити и/или основные нити, пригодные для использования в настоящем изобретении, могут иметь формы, иные, чем круговые поперечные сечения, и могут быть полыми или иметь пустоты в своем поперечном сечении. Варианты осуществления изобретения, описанные выше, демонстрируют круговые формы поперечного сечения для основной нити и элементарных нитей. Либо одна из них, либо обе, основная нить и элементарные нити могут иметь овальную, прямоугольную или другие формы. При любой форме предпочтительная толщина для основной нити и элементарных нитей выбирается таким образом, чтобы обеспечить уровень функциональности для конкретных применений щетки.

По отношению к основной нити предпочтительные варианты осуществления изобретения, описанные выше, демонстрируют отдельные пряди из материала элементарной нити. Однако основная нить может быть пучком из элементарных нитей, имеющим, по меньшей мере, одну из элементарных нитей, изготовленную из полимерного термопластичного материала.

Полимерные элементарные нити, используемые для щеток в различных вариантах осуществления изобретения, описанных выше, могут иметь другие добавки. Например, полимерные элементарные нити могут включать 0-50% по весу частиц, имеющих функциональное и/или эстетическое качество. Одним из примеров может быть состоящий из частиц материал, который создает цветовые особенности, которые улучшали бы внешний вид щеток. В полимерные элементарные нити также могут быть включены другие функциональные частицы, такие как противомикробные добавки. Другие материалы, состоящие из частиц, или покрытия могут быть нанесены поверх элементарной нити или включены в состав элементарной нити, например терапевтические агенты или красители, или другие желательные добавки. Кроме того, элементарные нити могут подвергаться поверхностной обработке для обеспечения желаемых свойств, например для изменения коэффициента трения.

Варианты осуществления изобретения, описанные выше, требуют "соединения" между элементарными нитями и основной нитью. В этом контексте "соединение" означает, что элементарные нити прикрепляются к основной нити путем хрупкого соединения, сформированного с помощью сварки, адгезивного связывания, связывания с помощью растворителя или аналогичных средств. Степень хрупкости может контролироваться таким образом, чтобы, если это желательно, основная нить могла легко отделяться от элементарных нитей после связывания.

Арочные волоски щетины, описанные здесь, могут вводиться в любую головку щетки в виде любой конфигурации или структуры. Например, арочные волоски щетины могут идти параллельно или поперечно продольной оси головки щетки, или поперечные и продольные волоски щетины могут быть использованы одновременно. Сама по себе головка может иметь достаточно плоскую поверхность, из которой волоски щетины простираются вверх, как показано в иллюстрируемых вариантах осуществления изобретения. Альтернативно, головка щетки может иметь профильную поверхность, т. е. искривленную, в этом случае волоски щетины будут стремиться расходиться веером наружу, для случая выпуклой поверхности, или сходиться веером внутрь, для случая вогнутой поверхности. Кроме того, две основные нити подсборки арочных волосков щетины могут закрепляться на головке щетки непараллельным образом, так что арочный ряд волосков щетины приспосабливается к желаемому профилю, в котором высота арки изменяется по длине ряда.

Хотя настоящее изобретение описывалось со ссылками на несколько конкретных вариантов его осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение делает возможным множество различных альтернативных вариантов осуществления изобретения в пределах изобретательской концепции и прилагаемой формулы изобретения.