本发明涉及一种制造牙刷柄的方法。本发明还涉及一种制造牙刷的方法。本发明还涉及一种牙刷柄。本发明还涉及一种牙刷。
背景技术：
当今的牙刷典型地通过将聚合物注射模制到具有所需牙刷形状的模具中来生产。由于牙刷典型地是一次性产品，因此已经进行了各种尝试来解决不同的环境问题。通常讨论的一个环境问题是产品在其生命周期中产生的碳足迹。
根据解决环境问题的一种尝试，tio公司已经开发了可分离牙刷，该牙刷的柄使用据说是耐用的生物聚乙烯材料(由甘蔗制成)生产，并且刷毛支撑部分或头可更换并由据说是纤维素乙酸酯(又称来自fsc认证工厂的木材)制成。在de202015002964u1中披露了牙刷的设计。然而，这不是令人满意的解决方案。难以保持这样的牙刷清洁。例如，存在细菌可能在握持部分的深腔中生长的风险，可更换头的突出部将插入该腔中，以提供头与握持部分的连接。考虑到握持部分是要保持较长时间的一个部分，而带有刷毛的头被多次更换为新的头，这是尤其不期望的。
其他人进行的其他尝试包括在牙刷柄中使用木材、竹子等。然而，这样的设计制造起来很麻烦。在de202015002964u1中披露的上述牙刷制造起来也很麻烦。
技术实现要素：
本发明的目的是解决环境问题，并提供一种易于使用且易于制造的牙刷作为最终产品。
此目的已经通过一种制造牙刷柄的方法得以实现，该方法包括
加热具有至少60重量％生物基含量的粒状聚烯烃基聚合物材料，和
将经加热的聚合物材料注射模制到模腔中，由此形成牙刷柄，其中该模腔具有牙刷柄的形状，该牙刷柄包括握持部分和刷毛支撑部分，
其中该聚烯烃基聚合物材料具有的挠曲模量为至少1500mpa，并且
其中该聚烯烃基聚合物材料具有满足以下标准中至少一个的冲击强度：具有根据标准astmd256确定的至少40j/m的伊佐德冲击强度(izodimpactstrength)，以及具有当根据标准astmd256确定时的至少20j/m的缺口伊佐德冲击强度(notchedizodimpactstrength)。
通过与形成具有握持部分和刷毛支撑部分二者的牙刷柄结合使用具有至少60重量％的生物基含量的聚烯烃基聚合物材料，提供了以下设计，该设计在其解决环境问题时以及在其提供舒适且易于使用的牙刷时均有利。与可分离牙刷相比，通过与刷毛支撑部分一体地形成握持部分不需要在握持部分中使用过量的材料，否则由于需要提供足够强的与可更换刷毛支撑部分的连接的事实而必须使用过量的材料。在本发明的设计中，握持部分和刷毛支撑部分的一体形成允许有效地使用生物基聚烯烃材料来提供舒适且易于使用的牙刷。
该聚烯烃基聚合物材料具有的生物基含量优选为至少80重量％、更优选至少90重量％。该聚烯烃基聚合物材料优选是聚乙烯基聚合物材料。可以注意到，在本披露中，将通常将具有的生物基含量为至少60重量％、优选至少80％重量并且最优选至少90重量％的聚烯烃基聚合物材料(优选聚乙烯基聚合物材料)简称为生物基聚烯烃材料或生物基聚乙烯材料。刷毛支撑部分也可以被称为头。
可以根据标准astmd6866-“standardtestmethodsfordeterminingthebiobasedcontentofsolid,liquid,andgaseoussamplesusingradiocarbonanalysis[使用放射性碳分析确定固体、液体和气体样品的生物基含量的标准测试方法]”来确定生物基含量。
聚乙烯和其他聚烯烃以各种不同的等级提供。通过测试已经发现，尽管该方法涉及注射模制，但是推荐用于注射模制的聚烯烃等级并且更具体地聚乙烯等级典型地不提供牙刷应用所需的特性。一种这样的特性是挠曲模量，该挠曲模量需要足够高以使刷毛支撑部分将刷毛保持在位置上。测试已经示出具有的挠曲模量为约1350mpa的等级导致保持力太弱。在约1500mpa的挠曲模量下获得可接受的保持力，并且优选的是挠曲模量为至少1550mpa。因此，优选地，聚烯烃基聚合物材料具有至少1500mpa、优选地至少1550mpa的挠曲模量。聚烯烃材料优选为聚乙烯基聚合物材料，并且更优选为高密度聚乙烯。挠曲模量可以根据标准astmd790-“standardtestmethodsforflexuralpropertiesofunreinforcedandreinforcedplasticsandelectricalinsulatingmaterials[未增强和增强的塑料和电绝缘材料的挠曲特性的标准测试方法]”来确定，并且以mpa计的给定值涉及1％正割。
足够的材料韧性可以通过材料的冲击强度来指示。增加的冲击强度将提供更大的韧性。冲击强度可以根据不同的方法来确定。优选的是，聚烯烃基聚合物材料或者具体地聚乙烯基聚合物材料具有满足以下两个标准中的至少一个的冲击强度：a)具有至少40j/m、优选至少60j/m的伊佐德冲击强度，以及b)具有至少20j/m的缺口伊佐德冲击强度。伊佐德冲击强度和缺口伊佐德冲击强度可以根据标准astmd256-“standardtestmethodsfordeterminingtheizodpendulumimpactresistanceofplastics[确定塑料的伊佐德摆锤抗冲击性的标准测试方法]”来确定。
测试还示出，为了使牙刷保持刷毛，应优选地由聚烯烃基材料或具体地聚乙烯基聚合物材料本身提供足够的挠曲模量。具有足够挠曲模量的聚乙烯基聚合物材料本身典型地与具有相当长的聚合物链的聚乙烯基聚合物材料(其进而与具有高韧性的聚乙烯基聚合物材料相关)相关。测试已经示出，如果使用具有太低挠曲模量的聚乙烯基聚合物材料并向该聚乙烯基聚合物材料中混合模量增强填充剂材料以达到所需的挠曲模量来实现足够的挠曲模量，则所得材料将具有太低的韧性；它将太脆，并且刷毛将很容易从牙刷头中的凹部中拉出。因此，优选地，聚乙烯基聚合物材料包含小于5重量％、优选地小于2重量％的挠曲模量增强填充剂材料。挠曲模量增强填充剂材料的实例是白垩、纤维、硫酸钡(baso4)和滑石。
足够的材料韧性也可以通过材料的熔体流动速率来指示。熔体流动速率典型地随着材料中聚合物链长度的增加而降低。因此，优选地，聚烯烃基聚合物材料或具体地聚乙烯基聚合物材料具有小于5g/10min、优选小于2g/10min的熔体流动速率。熔体流动速率可以根据标准astmd1238-“standardtestmethodformeltflowratesofthermoplasticsbyextrusionplastometer[通过挤压式塑性计的热塑性塑料的熔体流动速率的标准测试方法]”来确定，并且除非另有说明，否则以g/10min计的给定值涉及条件190/2.16。
该方法可以进一步包括：优选地在将聚烯烃基聚合物材料或具体地聚乙烯基聚合物材料注射模制到模腔之前，将聚烯烃基聚合物材料或者具体地聚乙烯基聚合物材料与着色母料混合，其中该母料优选地是粒状着色树脂。这是给牙刷柄着色的方便方式。可以注意到，可以将不同分数部分的聚烯烃基聚合物材料或者具体地聚乙烯基聚合物材料与不同的母料如具有不同颜色的不同的母料混合。后者可以例如在牙刷柄要着两种颜色的情况下使用。它可以例如具有由具有第一种颜色的第一种混合物模制的主体和模制到该主体上的第二部分，如握持部分等，该第二部分由具有第二种颜色的第二种混合物模制。除了着色之外，还可以经由不同的母料提供特性上的其他差异。此类特性可以例如是在母料中提供增强摩擦的填充剂，该母料用于预定用于握持部分的混合物。
母料优选地以母料和聚合物材料的混合物的在0.2重量％与8重量％之间、更优选在0.2重量％与4重量％之间的量提供。这是合适的母料量，其能够提供例如足够的着色与此同时没有过量提供(该过量有例如对牙刷柄的机械特性具有负面影响的风险)。
刷毛支撑部分可设有多个凹部，每个凹部被构造为接纳一组刷毛，这些凹部优选地由形成刷毛支撑部分的模腔的一部分(设有延伸到模腔中的多个突起)形成。这是为刷毛提供附着点的便利方式。
如上所披露的牙刷柄可用于制造牙刷的方法中，该方法包括提供牙刷柄并通过成组提供多个刷毛并将相应组的刷毛附着到刷毛支撑部分(通过将一组刷毛折叠在锚定元件上并将该锚定元件和该组折叠的刷毛插入刷毛支撑部分中的多个凹部之中的凹部中)而将刷毛附着到刷毛支撑部分上。通过使用锚定元件，将增加刷毛能够承受的不从刷毛支撑部分中抽出的抽出力。在挠曲模量接近下限的情况下，锚定元件的使用尤其有用。
锚定元件可具有至少一个表面，该至少一个表面设有沿着锚定元件插入其中的凹部的深度方向看到的起伏。该表面优选是面向与深度方向正交的主方向的主表面。起伏将提供与凹部的壁和/或刷毛的更强的相互作用，从而提供更强的刷毛保持能力。在优选实施方案中，两个相反的主表面都设有沿深度方向看到的起伏。
上述目的还通过一种包括握持部分和刷毛支撑部分的牙刷柄得以实现，该握持部分和刷毛支撑部分由具有的生物基含量为至少60重量％、更优选至少80重量％并且最优选至少90重量％(当根据标准astmd6866确定时)的聚烯烃基聚合物材料一体形成，
其中该聚烯烃基聚合物材料具有的挠曲模量为至少1500mpa，并且
其中该聚烯烃基聚合物材料具有满足以下标准中至少一个的冲击强度：具有根据标准astmd256确定的至少40j/m的伊佐德冲击强度，以及具有根据标准astmd256确定的至少20j/m的缺口伊佐德冲击强度。
通过与形成具有握持部分和刷毛支撑部分二者的牙刷柄结合使用具有至少60重量％、更优选至少80重量％并且最优选至少90重量％的生物基含量的聚烯烃基聚合物材料，提供了以下设计，该设计在其解决环境问题时以及在其提供舒适且易于使用的牙刷时均有利。与可分离牙刷相比，通过与刷毛支撑部分一体地形成握持部分不需要在握持部分中使用过量的材料，否则由于需要提供足够强的与可更换刷毛支撑部分的连接的事实而必须使用过量的材料。在本发明的设计中，握持部分和刷毛支撑部分的一体形成允许有效地使用生物基聚烯烃材料并且具体地生物基聚乙烯材料以提供舒适且易于使用的牙刷。
聚烯烃基聚合物材料或具体地聚乙烯基聚合物材料具有至少1500mpa、优选至少1550mpa的挠曲模量。由此提供足够的保持力。
聚烯烃基聚合物材料或者具体地聚乙烯基聚合物材料具有满足以下两个标准中的至少一个的冲击强度：具有至少40j/m、优选至少60j/m的伊佐德冲击强度，以及具有至少20j/m的缺口伊佐德冲击强度(当根据标准astmd256确定时)。由此确保材料的足够的韧性。
优选的实施方案在从属权利要求中和说明书中呈现。上面已经关于制造方法讨论了与相应特征相关的优点和考虑，并且在以下讨论的牙刷柄和牙刷的上下文中，这些优点和考虑也适用于相应特征。
该聚烯烃基聚合物材料优选是聚乙烯基聚合物材料。
聚烯烃基聚合物材料或具体地聚乙烯基聚合物材料优选包含小于5重量％、优选地小于2重量％的挠曲模量增强填充剂材料。
聚烯烃基聚合物材料或具体地聚乙烯基聚合物材料优选具有小于5g/10min、优选小于2g/10min的熔体流动速率。
上述目的还通过一种牙刷得以实现，该牙刷包括牙刷柄-在上面的披露中以一般术语披露并且可以通过在详细说明中披露的特征进一步限定-和多个通过以下方式附着到刷毛支撑部分的刷毛：成组提供多个刷毛并将相应组的刷毛附着到刷毛支撑部分(通过将一组刷毛折叠在锚定元件上并将该锚定元件和该组折叠的刷毛插入刷毛支撑部分中的多个凹部之中的凹部中)。
锚定元件优选地具有至少一个表面，该至少一个表面设有沿着锚定元件插入其中的凹部的深度方向看到的起伏。该表面优选是面向与深度方向正交的主方向的主表面。起伏将提供与凹部的壁和/或刷毛的更强的相互作用，从而提供更强的刷毛保持能力。在优选实施方案中，两个相反的主表面都设有沿深度方向看到的起伏。
除非另有说明，否则特性是指由根据标准astmd4703-“standardpracticeforcompressionmoldingthermoplasticmaterialsintotestspecimens,plaques,orsheets[将热塑性材料压缩模制成测试样、板或片材的标准实践]”制成的压缩模制片材制备的测试样的板特性。
可以注意到，所提及的标准可以由其他测试程序或标准代替，只要根据这样的其他测试程序或标准进行的测量可以与根据明确规定的标准进行的测量有效地进行比较。
附图说明
将参考示意性附图以举例方式更详细地描述本发明，这些附图示出了本发明的当前优选的实施方案。
图1是牙刷柄的透视图。
图2是牙刷柄的刷毛支撑部分或头的放大图，其示出了被构造为各自接纳一组刷毛的多个凹部。
图3是对应于图2的视图，其还示出了要插入凹部中的一组刷毛和相关联的锚定元件。
图4是对应于图3的视图，其中示出了刷毛围绕锚定元件折叠。
图5是对应于图3和图4的视图，其中刷毛和锚定元件已经插入凹部中。
图6是沿图5中的vi-vi线的截面图。
图7a-7d披露了锚定元件的不同实施方案。
图8是牙刷的透视图。
图9是示意性地披露了制造牙刷的方法的图表。
图10示意性地披露了可用于图1的牙刷柄的注射模制中的模具。
具体实施方式
参考图9，总体上可以说本披露涉及一种制造牙刷柄10的方法。牙刷柄10包括握持部分11和刷毛支撑部分12。刷毛支撑部分12也可以被称为头。牙刷柄10优选地还包括使握持部分11和刷毛支撑部分12互连的颈部13。
参考图9，简而言之，图1的牙刷柄10是通过以下方式制造的：加热120具有的生物基含量为至少60重量％、更优选至少80重量％并且最优选至少90重量％的粒状聚烯烃基聚合物材料、优选粒状聚乙烯基聚合物材料，并将经加热的聚合物材料注射模制130到模腔中，由此形成牙刷柄10。模腔具有牙刷柄10的形状，该牙刷柄包括握持部分31、11和刷毛支撑部分32、12。
图10中示意性地示出了模腔30。模腔30由两个凹部30a、30b形成；两个凹部各自在两个半模40a、40b中。当将半模40a、40b夹紧在一起并且闭合模具时，两个凹部30a、30b一起形成腔30。聚合物材料例如通过入口36注入模腔30中，该入口可以具有不同于图10所示的位置和设计的其他位置和设计。
如图1和图2所示，刷毛支撑部分12设有多个凹部15。每个凹部15被构造为接纳一组20刷毛21(如图3-6所示)。凹部15优选地由模腔30的旨在形成刷毛支撑部分12的部分32形成，该部分32设有延伸到模腔30中的多个突起35(如图10所示)。可以注意到，在图10中示意性地披露的半模40a、40b形成单个模腔30。然而，实际上，半模40a、40b可设有多个凹部30a、30b，所述凹部旨在在将半模夹紧在一起并且关闭模具时形成多个模腔30。
如上所述，聚乙烯基聚合物材料优选具有至少1500mpa、优选至少1550mpa的挠曲模量。此外，聚乙烯基聚合物材料优选包含小于5重量％、优选地小于2重量％的挠曲模量增强填充剂材料。聚乙烯基聚合物材料优选具有小于5g/10min、优选小于2g/10min的熔体流动速率。聚乙烯基聚合物材料优选具有的伊佐德冲击强度为至少40j/m、优选至少60j/m。聚乙烯材料优选具有至少20j/m的缺口伊佐德冲击强度。
在优选实施方案中，牙刷柄通常由具有以下特性和特征的聚乙烯基聚合物材料形成：
高密度聚乙烯均聚物，
约96％的生物基含量，
约1600mpa的挠曲模量(1％正割)，
约0.70g/10min的熔体流动速率(190/2.16)，
约50g/10min的熔体流动速率(190/21.6)，
约89j/m的伊佐德冲击强度。
这种高密度聚乙烯均聚物是尤其为了吹塑模制加工而设计的，并且典型地认为不适用于注射模制加工(由于其低熔体流动速率(约0.70g/10min的190/2.16熔体流动速率))。开发用于注射模制的相应的高密度聚乙烯典型地具有约20g/10min的熔体流动速率(190/2.16)。然而，这样的聚乙烯没有必要的挠曲模量。
进行了不同材料以及将刷毛或毛束附着到牙刷柄上的设计的几种测试。
在下表中呈现了所测试的材料及其特性。
ca是纤维素乙酸酯的简称。cap是乙酸丙酸纤维素的简称。pe是聚乙烯的简称。已测试了三种不同等级(a，b，c)的未填充的生物基聚乙烯。已测试了三种不同等级(d，e，f)的填充的生物基聚乙烯。
下表中呈现的材料已经在不同的牙刷柄设计中进行了测试。下表中呈现了这些测试的结果以及对它们总体性能的评价。
如上所指示，发现表示为pe(c)的材料通过具有高的可再生含量和具有所需的机械特性而满足为环保的标准。
根据优选实施方案，将聚乙烯基聚合物材料，如以上披露的优选的高密度聚乙烯均聚物，与有色母料混合。母料优选地以母料和聚合物材料的混合物的在0.2重量％与8重量％之间、优选在0.2重量％与4重量％之间的量提供。在优选实施方案中，以聚乙烯基聚合物材料的约1重量％的量添加母料。聚乙烯基聚合物材料与有色母料的混合在将聚乙烯基聚合物材料注射模制到模腔中之前进行。混合可在加热粒状聚乙烯基聚合物材料之前、期间或之后发生。母料可以例如是粒状着色树脂。在这种情况下，将粒状母料和粒状聚乙烯基聚合物材料在加热这些材料之前混合可能是有利的。
在优选实施方案中，注射模制到模腔中的混合物具有约0％的挠曲模量增强填充剂材料。
参考图9和图3-6，图1的牙刷柄10可以通过以下方式转变成牙刷50(如图8所示)：将刷毛21附着(图9中的步骤140)到刷毛支撑部分12。如图3-6中所示，这可以通过成组20地提供多个刷毛21并将相应组20的刷毛21附着到刷毛支撑部分12上来完成。组20的刷毛21折叠在锚定元件22上(如图4所示)，并且锚定元件22和组20的折叠的刷毛21被插入到在刷毛支撑部分12的多个凹部15之中的凹部15中。图3-6所示的操作基本上是通过以下方式形成的：提供一组20的刷毛21并且然后将锚定元件22推入凹部15中，其中使组20的刷毛21卡在锚定元件22与凹部15的底部和壁之间(如图4所指示和图6所示)。
可以将锚定元件22设置为与锚定元件22和组20的刷毛21的插入相关的被切成短片的长条。这在图3中指示，其中条23的延伸由虚线指示，并且切割由箭头24指示。
锚定元件22可以设计成具有不同的截面形状。在图7a-7d中，示出了许多这样的不同的截面形状。在图7a中，锚定元件22具有带有两个平坦的主表面22a、22b的截面形状。在图7b中，锚定元件22具有以下截面形状，其中主表面之一22b是平坦的，并且另一主表面22a设有在锚定元件22的中心平面p的法线方向n上具有变化的延伸的起伏或槽和脊。可以说中心平面p沿着锚定元件22的纵向方向(并且因此典型地还沿着条23的纵向方向)并且沿着深度方向d延伸。在图7c中，锚定元件22具有以下截面形状，其中两个主表面22a、22b设有在锚定元件22的中心平面p的法线方向n上具有变化的延伸的起伏或槽和脊。在图7d中，锚定元件22具有由起伏的材料片形成的截面形状。当沿着深度方向d时，材料的位置沿法线方向n变化。厚度t(沿法线方向n)因此沿深度方向d可以相同，与此同时在两个主表面上都设有起伏。
锚定元件22优选地具有至少一个表面，该至少一个表面设有沿着锚定元件22插入其中的凹部15的深度方向d看到的起伏。优选地，锚定元件22具有两个主表面，这两个主表面设有沿锚定元件22插入其中的凹部15的深度方向看到的起伏。
上面披露的制造方法的结果是牙刷柄10，其包括握持部分11和刷毛支撑部分12。握持部分11和刷毛支撑部分12由具有的生物基含量为至少90重量％的聚乙烯基聚合物材料一体形成。在图1中披露的实施方案中，在握持部分11与刷毛支撑部分12之间有颈部13。握持部分11、颈部13和刷毛支撑部分12由具有的生物基含量为至少90重量％的聚乙烯基聚合物材料一体形成。聚乙烯基聚合物材料优选具有至少1500mpa、优选至少1550mpa的挠曲模量。在牙刷柄10的优选实施方案中，聚乙烯基聚合物材料具有约1600mpa的挠曲模量(1％正割)。聚乙烯基聚合物材料包含小于5重量％、优选地小于2重量％的挠曲模量增强填充剂材料。在牙刷柄10的优选实施方案中，聚乙烯基聚合物材料包含约0％的挠曲模量增强填充剂材料。聚乙烯基聚合物材料优选具有小于5g/10min、优选小于2g/10min的熔体流动速率。在牙刷柄10的优选实施方案中，聚乙烯基聚合物材料具有的熔体流动速率为约0.7g/10min。如上所述，通过将刷毛21附着到刷毛支撑部分12，将这样的牙刷柄10(如图1所示)转变成牙刷50(如图8所示)。如图8所示，在刷毛支撑部分12的每个凹部15中插入一组20的刷毛21。每组20的刷毛21优选地围绕锚定元件22折叠并且与锚定元件22一起插入相应的凹部15中。
设想到的是，存在对本文中所描述的实施方案的许多修改，这些修改仍然在如由所附权利要求限定的本发明的范围内。
牙刷柄可以例如设计成具有握持改善部分51b，该握持改善部分总体上由图8中的虚线指示。
刷毛支撑部分12可以例如包括不同种类、尺寸、方向等的刷毛21，而不是优选实施方案中所示的均匀设计。