ЩЕТКА С ДЕРЖАТЕЛЕМ ЩЕТИНОК И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК A46B9/00 

Изобретение относится к щеткам, содержащим держатель щетинок, на котором закреплены щетинки, который снабжен ручкой и имеет цветоконтрастные участки. Изобретение также относится к способам изготовления таких щеток.

Щетки, служащие для гигиенических целей (зубные, массажные и т.п.), в процессе использования испытывают самые различные нагрузки. Во-первых, на них постоянно воздействуют влага, вода и т.п. Более того, в зависимости от вида щетки подвергаются химическим и/или механическим воздействиям от моющих средств, мыла, зубных паст наряду с маслами, красками и т.п. Наконец, ручка испытывает силы давления и трения от рук пользователя. Особенно подвержены таким воздействиям зубные щетки, но это относится и к другим гигиеническим и техническим щеткам.

Если держатель щетинок, образующий ручку такой щетки, должен быть снабжен цветоконтрастными участками, несущими декоративную информационную функцию, то до сих пор это осуществлялось следующим образом. Это может быть пленка, имеющая цветоконтрастные участки, т.е. информация нанесена в виде надпечатки (патент США 4589159).

Однако такие пленки легко отклеиваются, вследствие чего декоративный элемент или информация утрачиваются. Поэтому на практике такое решение неприменимо.

Такие участки можно также наносить с помощью переводных картинок на заранее выполненные углубления в держателе. Хотя в таком случае информация сохраняется дольше, через некоторое время картинка также отклеивается, и информационное содержание утрачивается уже тогда, когда информация пропадает с отклеившихся участков.

Деформируемые пленки или слои (заявка Германии 4207755), наносимые на держатель и вдавливаемые шрифтом надпечатки, страдают теми же недостатками.

Известно также двухкомпонентное литьевое прессование, когда ручку изготовляют из одного пластика, а надпись - из другого пластика иного цвета, что осуществляется литьем под давлением в две стадии.

Этот процесс дорогостоящ ввиду высокой стоимости оборудования. Изменение декоративных или информационных элементов вынуждает хранить несколько дорогих форм или вкладышей, а их замена занимает много времени. Кроме того, этот способ применим только в случае декоративных элементов с относительно большой поверхностью или информации с грубо очерченными строками. Он неприменим для филигранных контуров и знаков, а также когда поверхность, на которую наносится информация, слишком мала.

Задача изобретения заключается в обеспечении возможности нанесения на щетки различного назначения стойкой информации или отделки любого рода и в создании способа изготовления таких щеток.

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения эта задача решается тем, что пластиковый материал держателя щетинок, по меньшей мере, на цветоконтрастных участках наполнен пигментом, поглощающим лазерное излечение и реагирующим на него изменением цвета, и что указанные участки наносятся на держатель лазерным излучением.

Согласно второму варианту задача решается тем, что держатель, по меньшей мере, в приповерхностной части, выполнен из двух слоистых пластиков с различными коэффициентами поглощения лазерного излучения, причем верхний слой с меньшим коэффициентом поглощения является прозрачным или полупрозрачным, а нижний слой обладает более высоким коэффициентом поглощения, и что цветоконтрастные участки наносятся лазерным излучением на нижний слой, реагирующий изменением цвета.

Выполнение конструкции держателя щетинок в соответствии с двумя указанными вариантами согласно изобретению позволяет наносить информацию лазерным излучением, которое регулируется в соответствии с контурами оптически контрастных участков, предпочтительно с помощью компьютера. В первом варианте поглощающие лазерное излучение пигменты реагируют изменением цвета в облученных местах. В втором варианте лазерное излучение поглощается на границе между двумя слоями пластика, где и происходит нужное изменение цвета, которое становится видимым благодаря прозрачному или полупрозрачному верхнему слою. Пластиковый материал верхнего слоя может также подвергаться молекулярной перестройке за счет отражения на границе раздела, что позволяет добиться еще большей контрастности изображения. Цветоконтрастные участки, полученные таким образом, не боятся химических или механических воздействий, имеющих место при эксплуатации щетки. Они сохраняются постоянно и не отделяются от держателя. Цветоконтрастные участки могут иметь малую поверхность, филигранную форму, что невозможно при использовании известных способов.

Цветоконтрастные участки могут быть различного типа и нести информацию различного содержания, например инструкцию, согласно которой в массовом производстве осуществляется сортировка и упаковка различных видов щеток. В этом случае информация может использоваться аппаратурой распознавания цвета или изображения с целью автоматизации процесса транспортировки и упаковки.

Информация может также содержать необходимые пользователю характеристики щетки или всевозможные указания по использованию. Например, щетки, предназначенные для использования исключительно в промышленности для определенных целей в соответствии с санитарными нормативами, которые до сих пор маркировались различными красками, теперь можно различать по несмываемым надписям. В этой связи можно упомянуть щетки для больниц, которые должны иметь различную маркировку для применения на кухне, в операционных и терапевтических целях или в палатах.

Преимущества выполнения щеток согласно изобретению наиболее очевидны в случае зубных щеток. К последним предъявляются особо строгие гигиенические требования, поскольку они используются в полости рта и поэтому подвергаются дополнительным воздействиям. Особенно это относится к детским зубным щеткам, головка которых наряду со всеми указанными воздействиями подвергается еще и непроизвольным или нежелательным жевательным движениям. До сих пор на зубных щетках помещались только товарный знак, наименование изготовителя и т.п., и такие данные можно было размещать лишь на ручке, которая не попадает в полость рта.

В случае зубных щеток настоящее изобретение позволяет размещать информацию как на ручке, так и на головке, поскольку информация не повреждается и не стирается вышеуказанными воздействиями. Так, на ручке и/или головке зубной щетки можно помещать важную для пользователя информацию, например, о жесткости щетки (жесткая, средняя, мягкая). Можно указать срок годности, до которого гарантируется безупречный уход за зубами, наряду с предупреждениями. Последнее важно потому, что для современного ухода за зубами конструкция и материалы зубных щеток подбираются в соответствии с различными требованиями, и щетка, предназначенная для определенных условий, в других случаях может повреждать зубы и десны.

До сих пор вся информация, необходимая для пользования зубной щеткой, помещалась только на упаковке. После извлечения щетки из упаковки информация терялась, поэтому при повторной покупке или повторном заказе пользователь не знал, какой именно щеткой пользовался прежде. Настоящее изобретение позволяет избежать указанного серьезного недостатка.

Таким же образом можно наносить информацию для сортировки и упаковки, что обеспечивает автоматическую сортировку и упаковку различных зубных щеток или комплектование ассортимента в массовом производстве.

Все указанные преимущества получаются тем же путем в третьем варианте осуществления изобретения, в котором держатель щетинок, по меньшей мере, в приповерхностной части состоит из двух слоев слоистого пластика разного цвета, и покрывной слой удаляется лазерным излучением, что сопровождается образованием цветоконтрастных участков. Удаление покрывного слоя происходит путем расплавления и испарения образующего его пластикового материала, вследствие чего обнажается пластиковый материал другого цвета под покрывным слоем.

Информация преимущественно наносится на хорошо видимые поверхности ручки, например, в случае зубной щетки на противоположную щетинкам нижнюю поверхность и/или на верхнюю часть ручки там, где нет щетинок. В случае информации о жесткости ее можно наносить на головку щетки, что до сих пор было невозможно как по техническим, так и по гигиеническим соображениям.

Изобретение также относится к товарной единице, состоящей из щетки, например зубной, вышеописанной конструкции и упаковки, которая имеет цветоконтрастные участки, в которую помещается щетка и которая, по меньшей мере, частично выполнена из пластика. Согласно изобретению в случае такой товарной единицы упаковка, по меньшей мере, частично выполнена из пластика, поглощающего лазерное излучение и реагирующего на него изменением цвета, либо покрыта таким материалом, и цветоконтрастные участки наносятся на нее лазерным излучением.

Упаковка такого типа обычно выполнена в виде оболочки, причем прозрачная оболочка наносится на картонную основу, а на последней помещена необходимая информация и, по возможности, декоративные элементы. В случае товарной единицы в соответствии с изобретением информация или декоративные элементы нанесены на упаковку таким же образом, как и на щетку. Информация на щетке может, по меньшей мере, частично совпадать с информацией на упаковке.

Одинаковая информация на упаковке и зубной щетке может, в частности, сыграть решающую роль при повторной покупке или заказе, чтобы потребитель и после извлечения зубной щетки из упаковки мог быть уверен, что в следующий раз получит точно такую же. При массовом производстве зубных щеток с примыкающей упаковочной линией лазерная аппаратура для нанесения надписей на щетках и упаковках может управляться соответствующими, а при желании частично одинаковыми программами.

Изобретение также относится к способам производства щеток вышеописанной конструкции, в которых держатель щетинок получают литьем, например литьем под давлением, а щетинки вставляют в ходе литья в расплавленный пластик либо затем в готовый держатель.

Получение зубных щеток путем литья под давлением в настоящее время достигло такой степени совершенства, что производственная линия может выпускать несколько тысяч штук в час. При существующих способах нанесение цветоконтрастных участков на такие щетки невозможно или чревато ухудшением качества и снижением производительности. Нанесение надпечатанных пленок несовместимо с надежностью щеток на выходе из литейной машины, как и наклеивание переводных картинок. При получении цветовой маркировки путем двухстадийного литья под давлением, не говоря уже о высокой себестоимости, цикл производства затягивается, и качество изделий ухудшается при промежуточной переформовке.

При способе согласно изобретению держатель щетинок получают литьем из пластика, наполненного поглощающими лазерное излучение пигментами, которые реагируют на облучение изменением цвета, а после отверждения пластика цветоконтрастные участки обрабатывают соответственным образом регулируемым лазерным облучением вплоть до изменения цвета.

Лазерную обработку можно производить на высокой скорости, так что производительность производственной линии определяется исключительно рабочим циклом литейной машины. Несмотря на достигаемую при этом высокую производительность, можно получать цветоконтрастные участки любой требуемой точности и формы, при этом они легко распознаются.

Во втором варианте осуществления изобретения держатель получают литьем, по меньшей мере, двухслойным, причем корпус вначале отливают из пластика, наполненного поглощающими лазерное излучение пигментами, которые реагируют на него изменением цвета, после чего, по меньшей мере, на цветоконтрастные участки наносят верхний слой прозрачного или пролупрозрачного пластика с меньшим коэффициентом поглощения лазерного излучения, а при последующем отверждении пластика цветоконтрастные участки верхнего слоя обрабатывают соответствующим образом регулируемым лазерным облучением вплоть до изменения цвета пигментов внутри корпуса.

По третьему варианту осуществления изобретения держатель отливают, по меньшей мере, двухслойным, причем сначала корпус отливают из пластика, затем, по меньшей мере, на цветоконтрастных участках литьем получают покрывной слой пластика другого цвета, а после отверждения цветоконтрастные участки верхнего слоя обрабатывают соответствующим образом регулируемым лазерным облучением, пока пластик покрывного слоя не будет, по меньшей мере, в значительной степени удален расплавлением и испарением таким образом, что материал другого цвета становится видимым.

Все перечисленные варианты способа предпочтительно осуществляют таким образом, что при серийном производстве щетки после формирования и отверждения пластика поступают на участок лазерной обработки, по меньшей мере, с одним лазерным аппаратом, где их позиционируют и обрабатывают цветоконтрастные участки, по меньшей мере, одним соответствующим образом регулируемым лазерным лучом.

Если цветоконтрастные участки занимают большую площадь или разбросаны по поверхности держателя, вполне возможно вести их обработку одновременно несколькими лазерными аппаратами.

Способы согласно изобретению особенно эффективны, если лазерный луч управляется машинной программой в соответствии с характером цветоконтрастных участков; целесообразно хранить в компьютере несколько программ для цветоконтрастных участков различной конфигурации, а при желании вести выборочный опрос программ в ходе непрерывного производства щеток.

Таким образом, в процессе непрерывного производства возможно варьировать наносимую информацию или декоративные элементы, например, критерии сортировки для последующей упаковочной линии, или комбинировать щетки с различными характеристиками в комплекты, которые можно упаковывать как комплекты на упаковочной линии. При оснащении упаковочной линии лазерной аппаратурой можно получать описанные выше товарные единицы в соответствии с изобретением, причем одинаковую или частично одинаковую информацию на щетке и упаковке можно хранить в памяти компьютеров лазерных аппаратов производственной и упаковочной линий.

Далее варианты осуществления изобретения подробно рассматриваются на примере зубной щетки со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - вид противоположной щетинкам нижней части зубной щетки;
фиг. 2 - вид, соответствующий фиг.1, в другом варианте выполнения зубной щетки;
фиг.3 - вид обратной стороны головки зубной щетки;
фиг. 4 - продольный разрез зубной щетки по фиг.3 в первом варианте с частичным увеличением;
фиг. 5 - продольный разрез зубной щетки по фиг.3 во втором варианте с частичным увеличением;
фиг. 6 - продольный разрез зубной щетки по фиг.3 в третьем варианте с частичным увеличением.

Зубная щетка по фиг. 1 и 2 содержит ручку 1 и головку 2, соединенные узкой шейкой 3. Ручка 1 и шейка 3 выполнены из пластика. Щетинки 4 крепятся к головке 2.

Ручка 1, а при желании также головка 2 и шейка 3 изготовлены из пластика, наполненного пигментами, которые реагируют на лазерное облучение изменением цвета. С помощью соответствующим образом регулируемого лазера можно наносить цветоконтрастные участки в виде нестираемой информации 5, которая полностью отвечает гигиеническим требованиям, на ручку 1 или головку 2, а именно на их обратную сторону.

В варианте по фиг. 1 указанная информация 5 содержит предупреждение о необходимости замены данной щетки по истечении указанного срока пользования, обозначенного соответствующей индикацией на щетинках.

В варианте по фиг.2 информация 5 наносится в виде указаний по пользованию. Зубная щетка специально предназначена для удаления темного налета благодаря специальной конструкции щетинок, которая работает в сочетании с соответствующим сортом зубной пасты. Такой щеткой не следует пользоваться для чистки зубов, которые не страдают от налета.

В варианте по фиг.3 информация наносится на обратную сторону головки 2 и указывает степень жесткости щетинок, а ручка несет информацию об изготовителе.

Зубные щетки по фиг.1-3 можно изготавливать в соответствии с тремя вариантами осуществления изобретения. На фиг.4 представлен первый вариант, когда держатель щетинок, состоящий из ручки 1, головки 2 и шейки 3, получают литьем под давлением из пластика, наполненного пигментами. Эти пигменты реагируют на лазерное излучение изменением цвета в более светлую или в более темную сторону (позитива или негатива). На увеличенном фрагменте по фиг.4 точки, в которых происходят изменения цвета, обозначены позицией 6.

В варианте по фиг.5 держатель щетинок, состоящий из ручки 1, головки 2 и шейки 3, изготавливают двухслойным. Он содержит основу 7, обеспечивающую необходимые механические свойства, и нанесенный литьем под давлением покрывной слой 8. Основу 7 изготавливают из пластика с относительно высоким коэффициентом поглощения лазерного излучения, а покрывной слой 8 имеет низкий коэффициент поглощения и является прозрачным или, по меньшей мере, полупрозрачным. Поглощающие свойства пластика основы 7 можно обеспечить подбором соответствующих пигментов. После облучения лазером пигменты реагируют изменением цвета, что обозначено позицией 9 на фиг.5. Эти цвета могут контрастировать в более светлую или более темную сторону и хорошо видимы через прозрачный или полупрозрачный покрывной слой 8.

В варианте по фиг.6 держатель щетинок также содержит основу 7 и покрывной слой 8. Получаемый литьем под давлением корпус 7 изготовлен из пластика иного цвета, нежели покрывной слой 8. При лазерном облучении покрывного слоя лучи отражаются обратно от границы раздела в верхний слой, и пластик, из которого сделан покрывной слой 8, расплавляется и испаряется в точках, куда отражаются лазерные лучи. Эти точки обозначены позицией 10 на фиг.6. Таким образом, в этих точках материал основы 7, имеющий другой цвет, обнажается и тем самым предоставляет необходимую информацию в виде позитива или негатива относительно окраски пластиков корпуса 7 покрывного слоя 8.

Щетка с образующим ручку держателем щетинок, к которому прикреплены щетинки и который имеет цветоконтрастные участки, например, с воспроизводимой информацией. Пластик, из которого изготовлен держатель щетинок, по меньшей мере, на указанных участках наполнен пигментами, поглощающими лазерное излучение и реагирующими на него изменением цвета. Информация гигиенично и надежно размещена на держателе с помощью лазерного излучения. В другом варианте, по меньшей мере, в приповерхностной части держатель щетинок может состоять из двух слоев пластика с различным коэффициентом поглощения лазерного излучения, причем верхний слой является прозрачным или полупрозрачным и имеет меньший коэффициент поглощения, тогда как нижний слой реагирует изменением цвета. Возможно также, чтобы верхний слой был прозрачным для лазерного излучения, а нижний слой имел другой цвет. Путем расплавления и испарения верхнего слоя на нужных участках нижний слой обнажается, и информация благодаря цветовому контрасту становится видимой. Описаны также способы изготовления указанных щеток, а также товарная единица, содержащая зубную щетку и упаковку. Изобретение обеспечивает возможность нанесения на щетки стойкой информации или отделки любого рода. 7 с. и 8 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Щетка с образующим ручку держателем щетинок, к которому прикреплены щетинки и который имеет цветоконтрастные участки, отличающаяся тем, что пластиковый материал держателя (1, 2, 3) щетинок, по меньшей мере, на цветоконтрастных участках, наполнен пигментами, поглощающими лазерное излучение и реагирующими на него изменением цвета, и указанные участки выполнены на держателе щетинок с применением лазерного излучения. 2. Щетка с образующим ручку держателем щетинок, к которому прикреплены щетинки и который имеет цветоконтрастные участки, отличающаяся тем, что держатель (1, 2, 3) щетинок, по меньшей мере, на цветоконтрастных участках, изготовлен из, по меньшей мере, двух слоистых пластиков с разным коэффициентом поглощения лазерного излучения, причем верхний слой с низким коэффициентом поглощения является прозрачным или полупрозрачным, а нижний слой имеет более высокий коэффициент поглощения, и цветоконтрастные участки образованы в нижнем слое, реагирующем на лазерное излучение изменением цвета. 3. Щетка с образующим ручку держателем щетинок, к которому прикреплены щетинки и который имеет цветоконтрастные участки, отличающаяся тем, что держатель (1, 2, 3) щетинок, по меньшей мере, на цветоконтрастных участках, изготовлен из, по меньшей мере, двух слоистых пластиков различного цвета, и цветоконтрастные участки обнажены путем удаления верхнего слоя с помощью лазерных лучей. 4. Щетка по одному из пп.1-3, в частности, зубная щетка, в которой держатель щетинок содержит ручку (1), и головку (2), к которой прикреплены щетинки (4), отличающаяся тем, что цветоконтрастные участки выполнены на ручке (1) и/или головке (2). 5. Щетка по п.4, отличающаяся тем, что цветоконтрастные участки выполнены на нижней стороне, обращенной к щетинкам (4), и /или на верхней стороне ручки (1), обращенной от щетинок. 6. Щетка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что цветоконтрастные участки несут информацию. 7. Щетка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что цветоконтрастные участки образуют декоративные элементы. 8. Товарная единица, состоящая из щетки, в частности, зубной щетки, по одному из пп. 1-7 и предназначенной для размещения щетки упаковки, имеющей цветоконтрастные участки, по меньшей мере, частично изготовленной из пластика, отличающаяся тем, что упаковка, по меньшей мере, частично выполнена из пластика, поглощающего лазерное излучение и реагирующего на него изменением цвета, и цветоконтрастные участки нанесены лазерным излучением. 9. Товарная единица по п.8, отличающаяся тем, что цветоконтрастные участки на щетке, по меньшей мере, частично идентичны цветоконтрастным участкам на упаковке. 10. Способ изготовления щеток по одному из пп.1 и 4-7, при котором держатель щетинок получают литьем, в частности, литьем под давлением, а щетинки крепят к держателю в процессе литья или после него путем заделки в пластик, отличающийся тем, что держатель щетинок отливают из пластика, наполненного пигментами, поглощающими лазерное излучение и реагирующими на него изменением цвета, а после отверждения пластика цветоконтрастные участки получают обработкой соответствующим образом регулируемыми лазерными лучами вплоть до изменения цвета. 11. Способ изготовления щеток по одному из пп.2 и 4-7, при котором держатель щетинок получают литьем, в частности, литьем под давлением, а щетинки крепят к держателю в процессе литья или после него путем заделки в пластик, отличающийся тем, что держатель щетинок отливают, по меньшей мере, двухслойным, причем вначале отливают основу из пластика, наполненного пигментами, поглощающими лазерное излучение и реагирующими на него изменением цвета, затем, по меньшей мере, на цветоконтрастных участках литьем наносят покрывной слой из прозрачного или полупрозрачного пластика с меньшим коэффициентом поглощения лазерного излучения, а после отверждения пластика цветоконтрастные участки получают обработкой соответствующим образом регулируемыми лазерными лучами вплоть до изменения цвета пигментами в основе. 12. Способ изготовления щеток по одному из пп.3-7, при котором держатель щетинок получают литьем, в частности, литьем под давлением, а щетинки крепят к держателю в процессе литья или после него путем заделки в пластик, отличающийся тем, что держатель щетинок отливают, по меньшей мере, двухслойным, причем вначале отливают основу из пластика, затем, по меньшей мере, на цветоконтрастных участках литьем наносят покрывной слой из пластика другого цвета, а после отверждения обрабатывают цветоконтрастные участки покрывного слоя соответствующим образом регулируемыми лазерными лучами, по меньшей мере, вплоть до частичного удаления верхнего слоя путем расплавления и испарения таким образом, что пластик основы, имеющий другой цвет, становится видимым. 13. Способ по одному из пп.10-12, отличающийся тем, что щетки, изготавливаемые в больших количествах за единицу времени, после литья и отверждения пластика подают на участок лазерной обработки, оснащенный, по меньшей мере, одним лазерным аппаратом, размещают там и обрабатывают цветоконтрастные участки с помощью, по меньшей мере, одного соответствующим образом регулируемого лазерного луча. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что лазерный луч регулируют с помощью компьютера, запрограммированного в соответствии с картиной цветоконтрастных участков. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что в компьютере хранят несколько программ для цветоконтрастных участков различной конфигурации, и программы могут выборочно опрашиваться в ходе непрерывного производства щеток.