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CN101296635A - 包含弹性体聚丙烯-乙烯共聚物的口腔护理器具 - Google Patents

包含弹性体聚丙烯-乙烯共聚物的口腔护理器具 Download PDF

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CN101296635A
CN101296635A CNA2006800354368A CN200680035436A CN101296635A CN 101296635 A CN101296635 A CN 101296635A CN A2006800354368 A CNA2006800354368 A CN A2006800354368A CN 200680035436 A CN200680035436 A CN 200680035436A CN 101296635 A CN101296635 A CN 101296635A
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Colgate Palmolive Co
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Abstract

一种口腔护理器具，具有一种或更多由弹性体丙烯－乙烯共聚物制备的部件，比如刷柄或其夹持部分。弹性体共聚物在各种条件下，包括湿和干环境，提供舒适的和非滑夹持表面，也提供柔性特征，其特别适合铰接刷柄设计。

Description

包含弹性体聚丙烯-乙烯共聚物的口腔护理器具
技术领域
本发明针对一种口腔护理器具，和更特别地，针对包含具有由弹性体丙烯-乙烯共聚物构造的一种或更多部件的口腔护理器具。
发明背景
口腔护理器具，特别是牙刷刷柄，传统地由刚性材料比如聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物，或醋酸丙酸纤维素制造。由这样刚性材料构造的牙刷刷柄握起来不舒服且在刷牙过程中难以操作。此外，刚性刷柄在刷牙过程中经常碰到的湿润条件下变得易滑落。
已经提出一种方法，在刚性刷柄上包覆模塑(overmold)弹性体以改善舒适性和使刷牙操作容易。例如，授予Stvartak等的US2004/0025272，引入到这里作为参考，公开了一种具有刷柄的牙刷，其中刷柄由刚性基础成分(base member)，比如聚丙烯或者是聚乙烯构造，用弹性体包覆模塑，所述弹性体比如氨基甲酸酯、苯乙烯/乙烯/丁烯-苯乙烯弹性体、茂金属弹性体，例如，Engage
Figure A20068003543600041
(一种可从DuPont Dow Elastomers获得的聚烯烃)，或在聚丙烯连续基质中完全硫化的乙烯-丙烯-丁二烯单体。但是，这些弹性体往往较贵，显著增加牙刷制造成本。
柔性材料也已经用于牙刷刷柄的一部分，其通过限制刷牙过程中作用于牙齿和牙龈的力度来增加使用者的舒适感。例如，授予Chan的US2004/0128780，引入本文作为参考，描述了一种具有柔性颈的电动牙刷，其中颈由第一聚合物，比如聚丙烯，和具有比第一聚合物更低弯曲模量的第二聚合物的混合物制成。第二聚合物可以是热塑性弹性体(“TPE”)，热塑性烯烃(“TPO”)，软的热塑性聚烯烃，或其它弹性体材料比如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或乙丙橡胶。
仍需要口腔护理器具的构造部件的可替代材料，特别是那些成本有效并同时提供比如非滑夹持面，增强触觉感和使用者舒适感的材料。
发明概述
本发明针对一种口腔护理器具，其具有一个或更多由弹性体丙烯-乙烯共聚物，优选具有低于大约80的肖氏A硬度，构造的部件。这样的弹性体可用于构造的部件包括，但不限于，刷柄，或其夹持部分，剔牙器部，刷头部或其部分，刷毛部，舌头清洁元件，弹性体牙齿清洁元件，和/或储存(holding)部，例如，用于分散香料的袋子或产生香味的胶囊。这样的弹性体可用热塑性材料比如聚丙烯包覆模塑或注射模塑，以形成口腔护理器具的刷柄或其它部件。
当用于刷柄部分，弹性体在各种条件下，包括干环境以及在刷牙过程中经常碰到的湿或泥浆环境，提供舒适和非滑夹持面。弹性体也提供柔性特征，其特别适合于柔性刷头或其它铰接刷柄设计。此外，弹性体材料可被引入到其它部件比如，但不限于，刷毛和/或柔性剔牙器。
附图简述
图1是根据本发明一实施方案的牙刷透视图；
图2是图1中牙刷的上平面图；
图3是图1中牙刷的侧视图；
图4举例说明了根据本发明一个实施方案的柔性牙刷头；
图5是显示在图4中的柔性刷头的底平面图；
图6是根据本发明另一实施方案的牙刷透视图；和
图7是根据本发明另一实施方案的牙刷透视图。
发明详述
本发明主要参考手动牙刷进行示例和描述，但应该被理解口腔护理器具包含各种其它类型的装置，比如电动牙刷，内近侧(inter-proximal)剔牙器(pick)，牙线器具，牙斑刮片，舌头和软组织清洁器/按摩器等。
图1-3举例说明了具有刷柄2、包含清洁元件比如刷毛4的刷头3、剔牙器5、多个承窝(socket)6、质地粗糙的舌头清洁元件9。刷柄2优选设计成令使用者容易夹持和操作牙刷。更特别地，刷柄2优选地被成形和/或包括人体工程特征以在保持舒适的同时为使用者提供更高程度的可控性。人体工程特征的例子包括包覆模塑的夹持部分7，其能被分段且在人体工程学上的尺寸适合使用者，和所包含部分，其相互成一定角度和/或其比刷柄的其它部分更宽或更窄以提供使用过程中的增加的可控性和舒适性。在显示于图1-3的实施方案中，质地粗糙的夹持部分8被提供在刷柄2的中间区域，以便为使用者提供非滑面从而在拇指和食指之间夹持牙刷。夹持部分8可，例如，被提供在刷柄2上与刷毛4的同侧，在刷柄2上与刷毛4的相反侧，或如图3显示的那样在两侧。
优选地，刷头3、刷毛4、剔牙器5和承窝6按照人体工程学尺寸制造和成形以便于牙齿清洁，包括内近侧(interproximal)牙齿清洁。例如，尽管其它造型是所期望的，但刷头3形状通常为椭圆或矩形。刷毛4从刷头3的表面延伸出，可按常规尺寸制造并间隔开以有效清洁牙齿。剔牙器5可以具有适合促进内侧清洁效率的尺寸和圆锥形状。
刷头3可与刷柄2为一整体或永久粘到刷柄2上，或者也可以是可替换的。一种或更多口腔表面接合元件，比如牙线元件、牙斑刮片等，也可出现在牙刷1上。尽管在图1-3中举例说明的牙刷具有诸如剔牙器5、承窝6、夹持部分7和8和刮舌元件9的特征，但应当被理解的是这些特征的每一种都是任选的和只是举例说明性的。实际上，牙刷可以单独具有这些特征的任何一种或是与其它未在本文示例的特征的任意联合。应当意识到的是当清洁元件在本文被举例说明为刷毛4的簇时，其它各种尺寸、形状、截面和材料的清洁元件也可被使用。
装置可具有凹模塑部分以储存和分配香料、芳香剂、活性剂或其它物质。如在图1-3中举例说明的，例如，大量的承窝6可位于刷柄2的一端或两端。承窝6可依尺寸制造和成形以可释放地储存香料、产生香味的胶囊或待分配的其它物质。例如，承窝6可由弹性体材料模塑成具有合适尺寸的凹半球以使产生香味的胶囊容易被分配和替换。选择性地，承窝6可被构造成储存可商业获得的香料或产生香味的凝胶囊。
刷头3可以是刚性的和柔性的。图1-3显示了具有刚性刷头的实施方案而图4-6举例说明了具有柔性刷头牙刷构型的实施例。图4显示了牙刷的柔性刷头12，其被显示在美国专利5758383(被引入本文作为参考)中，具有第一部分14和第二部分16和位于其间的弹性体部或接头18。
刷柄和刷头部分优选由塑料或树脂比如聚丙烯模塑而成，而接头18可由本发明的丙烯-乙烯共聚物弹性体形成。从图5的视图可以看出，包含弹性体的部分18横越其侧面之间的刷头部分14和16的宽度。柔性牙刷头的其它细节，以及其它能用的柔性刷头构型实例在US2002-0152570A1中也有描述，其公开内容被引入本文作为参考。
图6举例说明了具有刷头87的牙刷80的另一实施方案，刷头87可以是刚性的或柔性的，如关于图4-5实施方案的描述。刷头87具有清洁元件，其形式为刷毛86以及大量排列在周界部分周围的弹性体按摩元件94。弹性体按摩元件94可由丙烯-乙烯共聚物弹性体模塑而成。弹性体按摩元件94通常比刷毛86稍长并在刷牙过程中可用于按摩牙龈。牙刷的其它部分，比如夹持部分91、97，也可引入丙烯-乙烯共聚物弹性体。
图7显示了具有包含刷柄103和刷头105的支撑体101和如显示于US 2005-0000048(被引入本文作为参考)中的牙齿清洁元件200的牙刷100的另一实施方案。刷头105也包括在远端107的远端清洁元件203a-b，并横跨牙刷100的纵轴。远端清洁元件203a-b通常从基面109突出，高于其它牙齿清洁元件的顶部。牙齿清洁元件200也可包括弓形清洁元件211a-b和中心清洁元件207a-c。任意或所有远端清洁元件203a-b、中心清洁元件207a-c和弓形清洁元件211a-b可由弹性体丙烯-乙烯共聚物形成。
采用那些为本领域技术人员所熟知的传统模塑技术，比如包覆模塑或共注射模塑技术，丙烯-乙烯共聚物弹性体可被引入牙刷的各个部件中。弹性体可用于形成刷柄或其中的一部分、刷头中的柔性接头、柔性剔牙器、弹性体清洁元件、刷毛、舌头清洁元件、口腔护理器具的其它部件或它们的任意组合。
可用于本发明实践的合适丙烯-乙烯共聚物弹性体可商业获得，比如Versify
Figure A20068003543600071
，其可从Dow Chemical Company获得。弹性体丙烯-乙烯共聚物可用茂金属聚合制备，比如采用如授予Tau等的US 2004/0087751中描述的4族金属配合物催化剂，其公开内容被引入本文作为参考。共聚物优选具有大约2到3的分子量分布。分子量分布是重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比率。丙烯-乙烯共聚物的其它优选物理性质包括从约5到大约15重量％的共聚单体含量；大约0.8到0.9g/cc的密度，优选大约0.858到0.888g/cc；30到80的肖氏A硬度(ASTM D-2240)，优选大约50到大约75；大约-15到大约-35℃的玻璃化转变温度(ASTME1356-98)；和大约1000到大约40000psi的弯曲模量(ASTM D-790A)。
另一种可用的可商业获得的弹性体实施例是Vistamaxx
Figure A20068003543600072
，一种茂金属催化剂基弹性体，可从ExxonMobil获得。这一聚合物具有从大约30到大约65范围的肖氏A硬度；0.86-0.99的比重；1-20g/10min的熔体流动速率(ASTM D-1238)；大约-20到大约-30℃的玻璃化转变温度；大约40到大约160℃的熔融温度；大约2200-400p.s.i.的拉伸强度(ASTMD-638)；大约1000到大约3000psi的弯曲模量；和大约100-1500％的断裂伸长(ASTM D-638)。
本发明描述的丙烯-乙烯共聚物弹性体以原样聚合的形式具有固有弹性。其它通常使用的热塑性弹性体(TPE)为共聚物(例如，苯乙烯嵌段共聚物)、填料、流动剂(mobilizers)(例如，液体石蜡和固体石蜡等)和其它添加剂的复合物；或聚丙烯、硫化或非硫化合成弹性体粒子和其它添加剂的复合物。由于通常不需要更多繁琐的搅拌和复合步骤，比较而言，本发明中描述的丙烯-乙烯共聚物弹性体具有固有和一贯更低的制造成本。此外，丙烯-乙烯共聚物弹性体避免了需要在很多热塑性弹性体(TPE)中发现的各种填料和添加剂(其会导致不符合FDA或其相当机构规定的食品接触要求)。
丙烯-乙烯共聚物弹性体优选与聚烯烃比如聚丙烯均聚物和/或聚丙烯共聚物掺合。其它掺合聚烯烃的非限制性例子包括高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)。与弹性体掺合的聚烯烃量依赖于这样的因素，如模塑部所期望的物理性质和使用的特殊模塑操作。最常见地，聚烯烃用量范围从大约5到大约20重量％。通常，更高水平的聚烯烃(和/或成核试剂)减少模塑时间和改善模塑性能，但也损害了由弹性体赋予的期望性能，例如，柔软、非滑夹持等。聚丙烯是用于掺合的优选材料，特别是为了相容性目的(当掺合物被包覆模塑到聚丙烯基材基质上时)。
在可选择实施方案中，口腔护理器具具有的一种或更多部件由大约30到大约80的肖氏A硬度的丙烯-乙烯共聚物弹性体与热塑性硫化橡胶(TPV)掺合构造。弹性体/TPV掺合物可用于构造刷柄，或刷柄的夹持部分，牙签部，刷头部或其部分，刷毛部，舌头清洁元件，弹性体牙齿清洁元件和/或储存部，例如用于分散香料或产生香味胶囊的承窝。对于这一实施方案，尽管也可使用上述的其它丙烯-乙烯共聚物弹性体，但一种优选的丙烯-乙烯共聚物弹性体是从Dow Chemical可得的Versify
Figure A20068003543600081
。弹性体/TPV掺合物可用于构造口腔护理器具的一个或更多部件，如参考之前实施方案所述。
弹性体中存在TPV改善模塑性能而不会显著损害期望的柔软性和弹性体的其它性能。可使用的TPV的非限制性例子包括VyramTM和SantopreneTM，可从ExxonMobil获得。
丙烯-乙烯共聚物弹性体也可与一种或更多添加剂混合，其非限制性例子包括有机或无机填料、光稳定剂、塑化剂、加工助剂(比如油或硬脂酸)、着色剂或颜料。这些添加剂适当的装填对于该领域的普通技术人员而言是显然的，而不需借助更多的常规试验。添加剂不应该妨碍弹性体所期望的物理性能。
应被理解的是尽管本发明结合其特殊实施方案进行描述，但是前面的描述和实施例是想要说明而不是限制本发明的范围。尽管特殊的牙刷构型被举例说明，但是本发明不被限制于所显示的任何美学方面，实际上，可能与图示的构型有显著差异。

Claims (25)

1、一种包含弹性体丙烯-乙烯共聚物的口腔护理器具。
2、权利要求1的口腔护理器具，其中共聚物包含低于大约80的肖氏A硬度。
3、权利要求2的口腔护理器具，其中共聚物具有大约5到大约15重量％的乙烯共聚单体含量。
4、权利要求2的口腔护理器具，其中共聚物具有大约0.8到0.9g/cc的密度。
5、权利要求2的口腔护理器具，其中共聚物具有大约-15到大约-35℃的玻璃化转变温度。
6、权利要求2的口腔护理器具，其中共聚物具有大约1000到大约40000psi的弯曲模量。
7、权利要求6的口腔护理器具，其中弯曲模量为大约1000到大约3000psi。
8、权利要求2的口腔护理器具，其中共聚物具有大约1 00-大约1500％的断裂伸长。
9、权利要求2的口腔护理器具，其中共聚物具有大约2到3的分子量分布。
10、权利要求1的口腔护理器具，其中共聚物与聚烯烃掺合。
11、权利要求1的口腔护理器具，其中共聚物与热塑性硫化橡胶掺合。
12、权利要求1的口腔护理器具，其中共聚物与成核试剂掺合。
13、权利要求1的口腔护理器具，其中共聚物具有大约30到大约65的肖氏A硬度。
14、权利要求1的口腔护理器具，进一步包括含有所述共聚物的牙刷刷柄或其夹持部分。
15、权利要求1的口腔护理器具，进一步包括含有所述共聚物的牙刷头或其部分。
16、权利要求15的口腔护理器具，其中刷头为柔性刷头，其具有由该共聚物构造的接头。
17、权利要求1的口腔护理器具，进一步包括含有所述共聚物的刷毛部分。
18、权利要求1的口腔护理器具，进一步包括含有所述共聚物的刷柄、刷柄的夹持部分、剔牙器部、刷头部或其部分、刷毛部、舌头清洁元件、弹性体牙齿清洁元件和储存部中的至少一种。
19、一种包含刷柄和刷头的口腔清洁器具，其中至少部分的刷柄、刷头或两者由弹性体丙烯-乙烯共聚物构造，该共聚物具有低于大约80的肖氏A硬度，大约5到大约15重量％的乙烯共聚单体含量，大约0.8到0.9g/cc的密度，大约负15到大约负35℃的玻璃化转变温度和大约1000到大约40000psi的弯曲模量。
20、权利要求19的口腔护理器具，其中刷头包含由弹性体共聚物构造的柔性接头。
21、权利要求19的口腔护理器具，其中刷柄包含由弹性体共聚物构造的夹持部分。
22、权利要求19的口腔护理器具，其中刷头包含由弹性体共聚物构造的大量刷毛。
23、权利要求19的口腔护理器具，其中共聚物与聚烯烃掺合。
24、权利要求19的口腔护理器具，其中共聚物与热塑性硫化橡胶掺合。
25、权利要求17的口腔护理器具，其中共聚物与成核试剂掺合。
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