歯ブラシ用毛材およびその製造方法、並びに歯ブラシ
【課題】毛材の色相変化により口内清掃が十分に達成されたことを確認できるインジケーター機能を有する歯ブラシ用毛材及びその製造方法、並びに歯ブラシを提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂モノフィラメントのカットブリッスルからなる歯ブラシ用毛材であって、前記熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面には温度変化に応じて色相が変化するサーモクロミック化合物を０．５〜２０ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂層が形成されていることを特徴とする歯ブラシ用毛材。
【解決手段】熱可塑性樹脂モノフィラメントのカットブリッスルからなる歯ブラシ用毛材であって、前記熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面には温度変化に応じて色相が変化するサーモクロミック化合物を０．５〜２０ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂層が形成されていることを特徴とする歯ブラシ用毛材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は毛材の色相変化により口内清掃が十分に達成されたことを確認できるインジケーター機能を有する歯ブラシ用毛材及びその製造方法、並びに歯ブラシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、成人や子供問わず、歯周病患者が増加傾向にある。そのため歯周病対策への関心が年々高まりつつあり、歯ブラシ用毛材にもその予防機能が求められるようになってきた。
【０００３】
その一例としては、歯の隙間に入って異物を取り出す隙間清掃性機能を持ったテーパードブリッスル、断面形状を異形にしてそのエッジ部分で歯の表面汚れを書き落とす機能を持った異形断面ブリッスルなどが既に知られている。
【０００４】
しかし、このような機能を持った歯ブラシが広まっているにも関わらず、歯周病患者は一向に減る傾向にないのが実情である。
【０００５】
この原因についてさらに調査すると、こうした機能を持った歯ブラシを使用している人のうち歯周病患者の大半は、１回の歯磨き時間が平均的に短いという面白い結果が得られている。磨き方に個人差があるが、一般に歯磨きには３分以上の時間が必要と言われている。しかし、歯ブラシの機能やペーストの有効成分などを過信しているためか、歯周病患者の多くは、日頃の歯磨きに十分な時間を掛けていないようである。
【０００６】
特に生え変わりしていない子供の歯は歯周病になりやすい。そのため特に歯磨き嫌いの子供には歯磨きの大切さと関心を幼児期からしっかりと持つように教育することが必要である。
【０００７】
そこで歯磨きに関心を持ってもらうように、歯磨きが十分に行なわれたことを確認できるインジケーター機能を持った歯ブラシの開発が近年求められるようになり、インジケーター機能を持った歯ブラシとしては、水不溶性支持樹脂、着色剤および使用中に水に滲み出す物質を含んだ摩耗インジケータマトリックスを使用し、摩耗の度合いを知らしめる歯ブラシ（例えば、特許文献１参照）が知られているが、これは歯ブラシの交換時期を確認できるようにした技術であり、１回の適正な歯磨き時間を知らしめる機能をもったものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−５２７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果、達成されたものである。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、毛材の色相変化により口内清掃が十分に達成されたことを確認できるインジケーター機能をもった歯ブラシ用毛材およびその製造方法、並びに歯ブラシを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明によれば、熱可塑性樹脂モノフィラメントのカットブリッスルからなる歯ブラシ用毛材であって、前記熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面には温度変化に応じて色相が変化するサーモクロミック化合物を０．５〜２０ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂層が形成されていることを特徴とする歯ブラシ用毛材が提供される。
【００１２】
なお、本発明の歯ブラシ用毛材においては、
前記サーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂層の厚さが０．５〜４０μｍであることがより好ましい条件として挙げられる。
【００１３】
また、本発明の歯ブラシ用毛材の製造方法は、熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面に、サーモクロミック化合物と、平均粒子径５μｍ以下、融点１１０℃〜１８０℃の熱可塑性樹脂とを含有する水系懸濁液を塗布した後、定長または弛緩条件下、１５０℃〜２００℃の温度で熱処理することにより、熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面にサーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂層を固着させ、次いで得られた熱可塑樹脂モノフィラメントを所望の長さにカットすることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の歯ブラシは、前記歯ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に使用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下に説明するとおり、熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面に温度により色相変化するサーモクロミック化合物を含有した熱可塑性樹脂層が形成されているため、毛材の色相変化により口内清掃が十分に達成されたことを確認できるインジケーター機能を持った歯ブラシ用毛材および歯ブラシが得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００１７】
本発明の歯ブラシ用毛材は、熱可塑性樹脂モノフィラメントのカットブリッスルからなる歯ブラシ用毛材であって、前記熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面には温度変化に応じて色相が変化するサーモクロミック化合物を０．５〜２０ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂層が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
なお、本明細書において、熱可塑性樹脂層形成前の熱可塑性樹脂モノフィラメントと形成後の熱可塑性樹脂モノフィラメントとの区別するために、特に説明をしない限り、以後は形成前の熱可塑性樹脂モノフィラメントを単にモノフィラメントと称す。
【００１９】
そして、モノフィラメントに使用する熱可塑性樹脂については特に限定されず、例えば、ポリアミド系樹脂においてはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン４６、ナイロン５６、ナイロンＭＤＸ６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６・６６共重合体、さらにはこれらの中から２種以上をブレンドしたものを挙げることができる。
【００２０】
また、ポリエステル系樹脂である場合においては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴと言う）、ポリプロピレンテレフタレート、ポリプロピレンナフタレートなどが挙げられる。
【００２１】
本発明の歯ブラシ用毛材の熱可塑性樹脂層に含まれるサーモクロミック化合物の量は０．５〜２０ｗｔ％が必要であり、好ましくは３〜１５ｗｔ％の範囲である。
【００２２】
サーモクロミック化合物の含有量が上記範囲を下回ると毛材の色相変化が分かりにくく、逆に上記範囲を上回ると色相変化が起こりやすくなり、適正な歯磨き時間前に色相が変化してしまう場合がある。
【００２３】
また、熱可塑性樹脂層の厚さは０．５〜４０μｍ、さらには０．５〜３０μｍが好ましい。これは熱可塑性樹脂層の厚さが上記範囲を上回ると熱可塑性樹脂層が肉厚となって線形斑の原因となり、物理特性がばらつきやすく、色相変化にも斑が生じやすくなり、逆に上記範囲を下回るとサーモクロミック化合物の含有量が少なくなって色相変化が分かりにくくなるばかりか、熱可塑性樹脂層が摩耗して無くなり、かえって色相変化が分かりにくくなる。
【００２４】
本発明で使用するサーモクロミック化合物は温度に応じてその色が可逆的に変化し、無機物質または有機物質で構成されるものである。
【００２５】
そして、本発明に使用する場合には、口内の温度で色相変化することが好ましく、例えば２０〜３７℃、さらには２５〜３５℃で色相変化が生じるようなサーモクロミック化合物が好ましく、色相については変化したと一目で分かるような色相であれば良く、特定はされない。
【００２６】
例えば、本発明に使用する使用サーモクロミック化合物としては、電子供与体および電子受容体を含む色素、または酸反応性成分および酸性成分を含む色素からなるものを挙げることができる。
【００２７】
電子供与体および電子受容体を基礎とするサーモクロミック色素としては、例えば、電子供与体の場合は、置換フェニルメタン、フルオラン類（例えば、３，３’−ジメトキシ−フルオラン、３−クロロ−６−フェニルアミノフルオラン、３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−クロロフルオラン、３−ジエチル−７，８−ベンゾフルオラン、３，３’，３’’−トリス（ｐ−ジ−メチルアミノフェニル）フタリド、３，３’−ビス（ｐ−ジメチル−アミノフェニル）−７−フェニルアミノフルオランおよび３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−フェニルアミノ−フルオラン）、インドリルフタリド類、スピロピラン類およびクマリン類、ならびにこれらの物質の混合物が挙げられ、電子受容体の場合は、フェノール類、アゾール類、有機酸および有機酸のエステルならびに有機酸の塩が挙げられる。
【００２８】
フェノール類としては、フェニルフェノール、ビスフェノールＡ、クレゾール、レゾルシノール、クロロルシノール（ｃｈｌｏｒｏｌｕｃｉｎｏｌ）、フェノール、フェノールオリゴマー、β−ナフトール、１，５−ジヒドロキシナフタレン、ピロカテコール、ピロガロール、およびｐ−クロロフェノール ホルムアルデヒド縮合物の三量体が挙げられる。
【００２９】
アゾール類としては、ベンゾ−トリアゾール（例えば、５−クロロベンゾトリアゾール、４−ラウリルアミノスルホ−ベンゾトリアゾール、５−ブチルベンゾトリアゾール、ジベンゾベンゾトリアゾール、２−オキシ−ベンゾトリアゾール、５−エトキシ−カルボニルベンゾトリアゾール、５，５’−メチレン−ビスベンゾトリアゾール）、イミダゾール（例えば、オキシベンズイミダゾール）およびテトラゾールが挙げられる。
【００３０】
有機酸としては、例えば、芳香族カルボン酸、および脂肪族カルボン酸ならびにその置換された誘導体を含み、芳香族カルボン酸としては、サリチル酸、メチレンビスサリチル酸、β−レゾルシル酸、没食子酸、安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸（ｐ−ｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ）、ピロメリト酸、β−ナフトエ酸、タンニン酸、トルイル酸、トリメリト酸、フタル酸、テレフタル酸およびアントラニル酸（ａｎｔｈｒａｎｉｌｉｃ ａｃｉｄ）、脂肪族カルボン酸としては、１〜２０個の炭素原子、好ましくは３〜１５個の炭素原子を有する酸（例えば、ステアリン酸、１，２−ヒドロキシステアリン酸、酒石酸、クエン酸、シュウ酸、およびラウリン酸）、エステルとしては、アルキル基が１〜６個の炭素原子を含む芳香族カルボン酸のアルキルエステル（たとえば、没食子酸ブチル、ｐ−ヒドロキシ安息香酸エチルおよびサリチル酸メチル）が挙げられる。
【００３１】
また上記有機酸の塩も利用することもでき、アンモニウム塩やリチウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩、亜鉛塩、スズ塩、チタン塩およびニッケル塩などの金属塩も挙げることができる。
【００３２】
さらに、酸反応性成分を含むサーモクロミック色素としては、トリフェニルメタンフタリド類、フタリド類、フタラン類、アシル−ロイコメチレンブルー化合物、フルオラン類、トリフェニルメタン類、ジフェニルメタン類、スピロピラン類およびこれらの物質の誘導体が挙げられ、具体的には、３，６−ジメトキシフルオラン、３，６−ジ−ブトキシフルオラン、３−ジエチルアミノ−６，８−ジメチルフルオラン、３−クロロ−６−フェニルアミノ−フルオラン、３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−クロロ−フルオラン、３−ジエチル−アミノ−７，８−ベンゾフルオラン、２−アニリノ−３−メチル−６−ジエチルアミノ−フルオラン、３，３’，３’’−トリス（ｐ−ジメチルアミノ−フェニル）フタリド、３，３’−ビス（ｐ−ジメチル−アミノフェニル）フタリド、３−ジエチルアミノ−７−フェニル−アミノフルオラン、３，３−ビス（ｐ−ジエチルアミノ−フェニル）−６−ジメチルアミノ−フタリド、３−（４−ジエチルアミノフェニル）−３−（１−エチル−２−メチルインドール−３−イル）フタリド、３−（４−ジエチルアミノ−２−メチル）フェニル−３−（１，２−ジメチルインドール−３−イル）フタリドおよび２’−（２−クロラニリノ）−６’−ジブチルアミノ−スピロ−［フタリド−３，９’−キサンテン］、また、酸性成分を含むサーモクロミック色素としては、１，２，３−ベンゾトリアゾール類、フェノール類、チオウレア類、オキソ芳香族カルボン酸類、およびこれらの物質の誘導体が挙げられ、具体的には、５−ブチルベンゾトリアゾール、ビスベンゾトリアゾール−５−メタン、フェノール、ノニルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、２，２’−ビフェノール、β−ナフトール、１，５−ジヒドロキシナフタレン、アルキル−ｐ−ヒドロキシ安息香酸およびフェノール樹脂オリゴマーがある。
【００３３】
上記の電子供与体および電子受容体を含む色素や酸反応性成分および酸性成分を含む色素からなるサーモクロミック化合物以外にも、液晶性コレステロール誘導体（例えば、コレステロールのアルカン酸（ａｌｋａｎｉｃ ａｃｉｄ）エステルおよびアラルカン酸（ａｒａｌｋａｎｉｃ ａｃｉｄ）エステル、コレステロールカーボネートのアルキルエステル）およびこれらの混合物も挙げることができる。
【００３４】
特に、アルカン酸エステルやアラルカン酸エステルの場合は、炭素原子１〜２４個のアルキル基およびアルカン酸基を有する誘導体が好ましく、さらには９〜２２個の炭素原子を有するアルカン酸または安息香酸基およびアルキル部分に１〜３個の炭素原子を有するアラルカン酸基を含むコレステロールエステルおよびその誘導体が好ましく、コレステロールカーボネートのアルキルエステルの場合は、炭素原子１〜２０個のアルキル基を有するコレステロールカーボネートエステルおよびその誘導体が好ましい。
【００３５】
次に、本発明の歯ブラシ用毛材の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、モノフィラメントを製造するに際しては、公知の溶融紡糸方法を採用することができ、例えば１軸または２軸型エクストルーダーなどの溶融紡糸機やプレッシャーメルター型などの溶融紡糸機を使用することができる。
【００３７】
そして予め乾燥した熱可塑性樹脂を溶融紡糸機に供給し、溶融紡糸機内で溶融混練した後、紡糸口金から溶融状態の熱可塑性樹脂を押し出す。
【００３８】
次に、押し出された熱可塑性樹脂は、冷却媒体中に導かれて冷却固化される。なお、冷却媒体としては、例えば、水やポリエチレングリコールなどを挙げることができるが、熱可塑性樹脂の表面から容易に除去でき、化学的、物理的に本質的な変化を与えないものであれば特に限定はしない。
【００３９】
そして、冷却固化された未延伸糸は、十分な強度を得るために加熱一段延伸または多段延伸され、さらに熱セットが施されてモノフィラメントとなる。
【００４０】
なお、延伸および熱セットに使用する熱媒体についても、空気、温水、蒸気、ポリエチレングリコール、グリセリンおよびシリコーンオイルなどが挙げられるが、熱可塑性樹脂の表面から容易に除去でき、化学的、物理的に本質的な変化を与えないものであれば特に限定はしない。
【００４１】
また、延伸条件については、使用する熱可塑性樹脂によって異なるが、温度範囲１５０〜３００℃、トータル倍率３〜６倍で延伸することで十分な物理特性をもったモノフィラメントが得られる。
【００４２】
また、モノフィラメントの断面形状は、その用途や目的に応じて円形、楕円形、扁平、正多角形または多角形であってもよく、さらには芯鞘複合構造や海島複合構造であってもよく、その直径についても特に限定はされないが、歯ブラシ用途としては０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲が最もよく使用される。
【００４３】
かくして得られたモノフィラメントの表面には、サーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂層が形成される。
【００４４】
ここで、本発明においては、熱可塑性樹脂を分散させた水系サスペンジョンとサーモクロミック化合物とを混合した水系懸濁液を、例えばディップ法などによりモノフィラメント表面に塗布し、その後熱処理して熱可塑性樹脂層を固着する方法を採用する。
【００４５】
熱可塑性樹脂を被覆するための一般的な溶剤としては炭化水素系、アルコール系、エステル系、ケトン系、エーテル系などの有機溶剤が挙げられるが、これらの有機溶剤を使用する場合は、熱可塑性樹脂層を固着するための熱処理において排気、防火、空気清浄設備等を整えなければならない。
【００４６】
しかし、本発明のように水を溶媒とする水系混濁液を使用した場合は、熱処理において特別な排気、防火、空気清浄設備等を整える必要がなく、経済的にも有効である。
【００４７】
また、モノフィラメントの表面にサーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂を形成する方法としては、サーモクロミック化合物をブレンドした熱可塑性樹脂混合物を鞘成分とした芯鞘複合紡糸方法があるが、この方法で行なうと紡糸機内で高温に晒されるためにサーモクロミック化合物の性能が失われて色調変化が生じなくなる恐れが高い。
【００４８】
さらに、水系懸濁液に使用する熱可塑性樹脂は、モノフィラメントに使用の熱可塑性樹脂と同種のものを選ぶと熱可塑性樹脂層が固着しやすく、例えば、ＰＢＴなどのポリエステルモノフィラメントには共重合ポリエステル樹脂を、ポリアミドモノフィラメントには共重合ポリアミド樹脂を選択することが好ましい。
【００４９】
なお、共重合ポリエステル樹脂の水系サスペンジョンとしては、例えば、エムスケミー・ジャパン株式会社製・商品名「Ｇｒｉｌｔｅｘ Ｄ１３７７Ｅ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ」などを挙げることができる。
【００５０】
また、本発明においては、水系懸濁液中の熱可塑性樹脂をレーザー回折散乱法で測定した際の平均粒子径（累積粒度分布率５０％（Ｄ５０））が５．０μｍ以下であることが必要であり、さらには２．０μｍ以下が好ましい。
【００５１】
これは平均粒子径が上記範囲を上回ると水系懸濁液中の分散性が悪くなりやすく、熱可塑性樹脂層の厚みが不均一となって色相変化に斑が生じやすくなるためである。
【００５２】
また、水系懸濁液中の熱可塑性樹脂の含有量は５〜４０ｗｔ％であることが好ましく、熱可塑性樹脂の含有量が多いと水系懸濁液の流動性が低下して、モノフィラメントの表面に均一に固着されにくくなり、線形斑が大きくなって物理特性がばらつきやすく、色相変化にも斑が生じやすくなる。一方、熱可塑性樹脂の含有量が少ないとかえって熱可塑性樹脂層が均一に固着されにくくなり、色相斑の原因になりやすい。好ましくは線径斑２〜２０%、さらには２〜１０％が好ましい。
【００５３】
なお、水系懸濁液中の熱可塑性樹脂の融点はモノフィラメントの構成素材の融点よりも低いことが好ましく、モノフィラメントの構成素材に応じて適宜選択できるが、融点が１１０〜１８０℃であることが好ましい。
【００５４】
さらに、熱可塑性樹脂層を固着する熱処理温度は、水系懸濁液の溶媒が水であるために１００℃以上であれば十分であるが、熱処理温度が低いと乾燥に時間が掛かるため生産性が悪いばかりか、熱処理時間が長くなるためにサーモクロミック化合物が熱の影響でその性能を失い色調変化に影響を及ぼしやすく、逆に熱処理温度が高いと水が急激に蒸発して表面に凹凸状の発泡傷が生じるために熱可塑性樹脂層が剥がれやすく、色相変化に影響を及ぼしやすいため、本発明においては１５０℃〜２００℃で熱処理することが必要であり、さらには処理時間を考慮すれば１５０〜２００℃で１．０〜５．０秒で熱処理することが好ましい。
【００５５】
こうして表面にサーモクロミック化合物を含む熱可塑性樹脂が形成された熱可塑性樹脂モノフィラメントは、必要に応じて仕上げ油剤を付与して一旦巻き取られた後に必要長さにカットされてカットブリッスルとなり、さらに歯ブラシ用毛材として植毛されるが、さらに、カットブリッスルの片端もしくは両端にテーパー加工を施し、テーパードブリッスルとして、歯ブラシに使用することもできる。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明のブラシ用毛材について、実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００５７】
［サーモクロミック化合物］
０．２％のＣｈｒｏｍａｚｏｎｅ Ｒｅｄ（登録商標）を以下ａ〜ｆに示すモノマー混合物に加えて分散剤で分散させた後、ケイ酸バリウムガラス粉末、フルオロケイ酸バリウムガラス粉末、火成シリカおよび三フッ化イッテルビウムで処理して均一なコンポジットを作製し、さらに４００〜５００ｎｍの光を照射させて硬化させ、これを粉砕して平均粒子径０．５μｍのサーモクロミック化合物粒子を得た。
【００５８】
なお、このサーモクロミック化合物粒子は２９℃以下では赤く発色し、２９℃よりも高くなると赤い発色が消えて無色となる性質を持つ。
ａ：Ｂｉｓ−ＧＭＡ／４２．１ｗｔ％
ｂ：７，７，９−トリメチル−４，１３−ジオキソ−３，１４−ジオキサ−５，１２−ジアザヘキサデカン−１，１６−ジオキシ−ジメタクリレート（ジウレタンジメタクリレート／３７ｗｔ％
ｃ：トリエチレングリコールジメタクリレート／２０ｗｔ％
ｄ：カンファーキノン／０．３ｗｔ％
ｅ：ヒドロキノンモノエチルエーテル／０．１ｗｔ％
ｆ：エチル−４−ジメチルアミノベンゾエート／０．５ｗｔ％
【００５９】
［熱可塑性樹脂層の厚さ］
３本の歯ブラシ用毛材をミトクロームで厚さ１５μｍに輪切りにし、マイクロスコープ（ＫＥＥＹＥＮＣＥ社製 デジタルＨＤマイクロスコープＶＨ−７０００）を使用して熱可塑性樹脂層の厚さを歯ブラシ用毛材１本につき４点測定し、合計１２個（３本×４点）の測定値の平均を熱可塑性樹脂層の厚さとした。
【００６０】
［線径斑］
熱可塑性樹脂モノフィラメントの直径（μｍ）を長さ方向に２０箇所測定し、平均線径Ｘ（ｍｅａｎ）、最大線径Ｘ（ｍａｘ）、最小線径Ｘ（ｍｉｎ）から線径斑のバラツキＲ＝Ｘ（ｍａｘ）−Ｘ（ｍｉｎ）を求め、下記式（Ｉ）により線径斑（％）を算出した。
線径斑（％）＝Ｒ／Ｘ（ｍｅａｎ）×１００・・・（Ｉ）
【００６１】
［色相変化］
歯ブラシのブラシ部分をステンレス製の波板（波高１．５ｍｍ、波長２ｍｍ）に荷重５００ｇをかけ、３７℃の温水を滴下させながら、歯ブラシの長手方向に１８０回／分のスピードで摺動させながらブラシ部分の色相変化（赤色から無色）を確認した。
【００６２】
なお、色相変化の確認はプレート状の色見本サンプルを用いて比較し、赤色が３０％薄くなった時点の摺動時間を測定した。
【００６３】
また、本試験の歯ブラシの仕様は次の通りである。
基台：ＡＢＳ製（９ｍｍ×２２ｍｍ）
植毛孔数：３４箇
植毛本数：一つの孔につき２０本
毛丈：１０ｍｍ
【００６４】
［色相斑］
色相変化評価に際して、歯ブラシの植毛部分全体の色相斑について目視で確認し、次の指標で表した。
Ａ：色相斑はなかった、
Ｂ：色相斑は目立たない程度であった、
Ｃ：色相斑がはっきりと目立った。
【００６５】
［モノフィラメント］
以下、実施例および比較例には直径０．１９０ｍｍのＰＢＴモノフィラメントを使用した。なおＰＢＴモノフィラメントは以下の方法で製造したものである。
【００６６】
予め乾燥したＰＢＴペレット（東レ株式会社製 トレコン １２００Ｓ）をエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、紡糸機内で溶融混練して紡糸口金から押出し、水中に導いて冷却固化した未延伸糸を温水浴および乾熱浴でトータル倍率４．５倍の２段延伸を行い、さらに熱セットを施して巻き取った。
【００６７】
［実施例１］
平均粒子径３．０μｍの共重合ポリエステル固体粒子２０ｗｔ％とサーモクロミック化合物粒子０．５ｗｔ％との水系懸濁液を調整した。
【００６８】
次にＰＢＴモノフィラメントの表面に水系懸濁液をディップ法で塗布し、１７０℃の熱風炉内で３秒間熱処理することにより、厚さ１０μｍの熱可塑性樹脂層にサーモクロミック化合物を２．４ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。
【００６９】
この熱可塑性樹脂モノフィラメントのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７０】
［実施例２］
水懸濁液中のサーモクロミック化合物粒子を３ｗｔ％に変更し、実施例１と同じ方法で厚さ１０μｍの熱可塑性樹脂層にサーモクロミック化合物を１３ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７１】
［実施例３］
熱可塑性樹脂層の厚さを３μｍに変更したこと以外は実施例２と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７２】
［実施例４］
熱可塑性樹脂層の厚さを４２μｍに変更したこと以外は実施例２と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７３】
［実施例５］
水懸濁液中の共重合ポリエステル固体粒子の含有量を３５ｗｔ％に変更したこと以外は実施例２と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７４】
［実施例６］
共重合ポリエステル固体粒子の平均粒子径を１．５μｍに変更したこと以外は実施例４と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７５】
［比較例１］
水懸濁液中のサーモクロミック化合物粒子を０．０５ｗｔ％に変更し、実施例１と同じ方法で厚さ１０μｍの熱可塑性樹脂層にサーモクロミック化合物を０．２５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７６】
［比較例２］
水懸濁液中のサーモクロミック化合物粒子を６ｗｔ％に変更し、実施例１と同じ方法で厚さ１０μｍの熱可塑性樹脂層にサーモクロミック化合物を２３ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７７】
［比較例３］
共重合ポリエステル固体粒子の平均粒子径を７μｍに変更したこと以外は実施例１と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７８】
［比較例４］
熱可塑性樹脂層を形成する際の熱処理温度を２２０℃で行ったこと意外は実施例１と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７９】
［比較例５］
予め乾燥したＰＢＴペレット（東レ株式会社製 トレコン １２００Ｓ）８８ｗｔ％とサーモクロミック化合物１２ｗｔ％との混合物を２軸型の溶融混練押出機に供給し、口金からストランド状に押し出して水中に導き、冷却固化した未延伸糸をカットしてサーモクロミック化合物入りのＰＢＴペレットを作製した。
【００８０】
その後、ＰＢＴペレットを芯成分、カットしてサーモクロミック化合物入りのＰＢＴペレットを鞘成分としてエクストルーダー型の複合溶融紡糸機に供給し、紡糸機内で溶融混練して紡糸口金から押出し、水中に導いて冷却固化した未延伸糸を温水浴および乾熱浴でトータル倍率４．５倍の２段延伸を行い、さらに熱セットを施して、鞘厚み１０μｍで鞘部にサーモクロミック化合物を１２ｗｔ％含有する芯鞘複合構造の熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００８１】
【表１】
【００８２】
表１の結果から分かるように、本発明の歯ブラシ用毛材（実施例１〜５）は約２〜５分で色相が赤色から無色に変化し、歯磨きに必要な時間を適正に示すインジケーター機能を持つことが分かる。
【００８３】
特に実施例２の歯ブラシ用毛材は、熱可塑性樹脂層内のサーモクロミック化合物量が少ない実施例１に比べて色相変化がはっきりと現れて視認しやすい。
【００８４】
また、実施例３の歯ブラシ用毛材は、実施例１と同じぐらいの色相変化時間であったが、これは熱可塑性樹脂層が薄いために摩耗してしまい薄くなったとも考えられる。
【００８５】
さらに、実施例４の歯ブラシ用毛材は熱可塑性樹脂層がやや厚いため、実施例５の歯ブラシ用毛材は水懸濁液中の共重合ポリエステル固体粒子の含有量が多いため、線形斑になって色相斑が生じたと考えられる。
【００８６】
しかし、共重合ポリエステル固体粒子の平均粒子径を小さくすることで、水系懸濁液中の分散性が良くなって熱可塑性樹脂層の厚みが均一となり、色相斑が良くなったことが実施例６の歯ブラシ用毛材から分かる。
【００８７】
しかし、サーモクロミック化合物の含有量が少ない比較例１の歯ブラシ用毛材は、変色前の色自体がもともと薄いために色相変化が分かりにくく、逆にサーモクロミック化合物の含有量が多い比較例２の歯ブラシ用毛材は、色相変化する時間が短くて、適正な歯磨き時間を示しにくい。
【００８８】
また、水懸濁液中の共重合ポリエステル固体粒子の平均粒子径を大きくすると水系懸濁液中の分散性が悪くなって熱可塑性樹脂層の厚みが不均一となり、比較例３の歯ブラシ用毛材のように色相斑が生じやすくなる。
【００８９】
さらに、比較例４の歯ブラシ用毛材のように、熱処理温度を高くした場合は、熱可塑性樹脂モノフィラメント表面に凹凸状の発泡傷が生じるために熱可塑性樹脂層が剥がれやすく、色相斑の原因となりやすい。
【００９０】
さらにまた、比較例５の歯ブラシ用毛材は、その結果を表１には示さなかったが、溶融紡糸機内で高温に晒されたためにサーモクロミック化合物の性能が失われて色相変化が殆ど現れなかった。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上、説明したように、本発明の歯ブラシ用毛材は、毛材の色相変化により口内清掃が十分に達成されたことを確認できるインジケーター機能を発揮するという、従来にない新規な性能を有することから、歯周病対策としてブラッシング時間の指標を決めることで、歯周病患者の拡大防止効果を期待することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は毛材の色相変化により口内清掃が十分に達成されたことを確認できるインジケーター機能を有する歯ブラシ用毛材及びその製造方法、並びに歯ブラシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、成人や子供問わず、歯周病患者が増加傾向にある。そのため歯周病対策への関心が年々高まりつつあり、歯ブラシ用毛材にもその予防機能が求められるようになってきた。
【０００３】
その一例としては、歯の隙間に入って異物を取り出す隙間清掃性機能を持ったテーパードブリッスル、断面形状を異形にしてそのエッジ部分で歯の表面汚れを書き落とす機能を持った異形断面ブリッスルなどが既に知られている。
【０００４】
しかし、このような機能を持った歯ブラシが広まっているにも関わらず、歯周病患者は一向に減る傾向にないのが実情である。
【０００５】
この原因についてさらに調査すると、こうした機能を持った歯ブラシを使用している人のうち歯周病患者の大半は、１回の歯磨き時間が平均的に短いという面白い結果が得られている。磨き方に個人差があるが、一般に歯磨きには３分以上の時間が必要と言われている。しかし、歯ブラシの機能やペーストの有効成分などを過信しているためか、歯周病患者の多くは、日頃の歯磨きに十分な時間を掛けていないようである。
【０００６】
特に生え変わりしていない子供の歯は歯周病になりやすい。そのため特に歯磨き嫌いの子供には歯磨きの大切さと関心を幼児期からしっかりと持つように教育することが必要である。
【０００７】
そこで歯磨きに関心を持ってもらうように、歯磨きが十分に行なわれたことを確認できるインジケーター機能を持った歯ブラシの開発が近年求められるようになり、インジケーター機能を持った歯ブラシとしては、水不溶性支持樹脂、着色剤および使用中に水に滲み出す物質を含んだ摩耗インジケータマトリックスを使用し、摩耗の度合いを知らしめる歯ブラシ（例えば、特許文献１参照）が知られているが、これは歯ブラシの交換時期を確認できるようにした技術であり、１回の適正な歯磨き時間を知らしめる機能をもったものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−５２７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果、達成されたものである。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、毛材の色相変化により口内清掃が十分に達成されたことを確認できるインジケーター機能をもった歯ブラシ用毛材およびその製造方法、並びに歯ブラシを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明によれば、熱可塑性樹脂モノフィラメントのカットブリッスルからなる歯ブラシ用毛材であって、前記熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面には温度変化に応じて色相が変化するサーモクロミック化合物を０．５〜２０ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂層が形成されていることを特徴とする歯ブラシ用毛材が提供される。
【００１２】
なお、本発明の歯ブラシ用毛材においては、
前記サーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂層の厚さが０．５〜４０μｍであることがより好ましい条件として挙げられる。
【００１３】
また、本発明の歯ブラシ用毛材の製造方法は、熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面に、サーモクロミック化合物と、平均粒子径５μｍ以下、融点１１０℃〜１８０℃の熱可塑性樹脂とを含有する水系懸濁液を塗布した後、定長または弛緩条件下、１５０℃〜２００℃の温度で熱処理することにより、熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面にサーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂層を固着させ、次いで得られた熱可塑樹脂モノフィラメントを所望の長さにカットすることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の歯ブラシは、前記歯ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に使用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下に説明するとおり、熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面に温度により色相変化するサーモクロミック化合物を含有した熱可塑性樹脂層が形成されているため、毛材の色相変化により口内清掃が十分に達成されたことを確認できるインジケーター機能を持った歯ブラシ用毛材および歯ブラシが得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００１７】
本発明の歯ブラシ用毛材は、熱可塑性樹脂モノフィラメントのカットブリッスルからなる歯ブラシ用毛材であって、前記熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面には温度変化に応じて色相が変化するサーモクロミック化合物を０．５〜２０ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂層が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
なお、本明細書において、熱可塑性樹脂層形成前の熱可塑性樹脂モノフィラメントと形成後の熱可塑性樹脂モノフィラメントとの区別するために、特に説明をしない限り、以後は形成前の熱可塑性樹脂モノフィラメントを単にモノフィラメントと称す。
【００１９】
そして、モノフィラメントに使用する熱可塑性樹脂については特に限定されず、例えば、ポリアミド系樹脂においてはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン４６、ナイロン５６、ナイロンＭＤＸ６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６・６６共重合体、さらにはこれらの中から２種以上をブレンドしたものを挙げることができる。
【００２０】
また、ポリエステル系樹脂である場合においては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴと言う）、ポリプロピレンテレフタレート、ポリプロピレンナフタレートなどが挙げられる。
【００２１】
本発明の歯ブラシ用毛材の熱可塑性樹脂層に含まれるサーモクロミック化合物の量は０．５〜２０ｗｔ％が必要であり、好ましくは３〜１５ｗｔ％の範囲である。
【００２２】
サーモクロミック化合物の含有量が上記範囲を下回ると毛材の色相変化が分かりにくく、逆に上記範囲を上回ると色相変化が起こりやすくなり、適正な歯磨き時間前に色相が変化してしまう場合がある。
【００２３】
また、熱可塑性樹脂層の厚さは０．５〜４０μｍ、さらには０．５〜３０μｍが好ましい。これは熱可塑性樹脂層の厚さが上記範囲を上回ると熱可塑性樹脂層が肉厚となって線形斑の原因となり、物理特性がばらつきやすく、色相変化にも斑が生じやすくなり、逆に上記範囲を下回るとサーモクロミック化合物の含有量が少なくなって色相変化が分かりにくくなるばかりか、熱可塑性樹脂層が摩耗して無くなり、かえって色相変化が分かりにくくなる。
【００２４】
本発明で使用するサーモクロミック化合物は温度に応じてその色が可逆的に変化し、無機物質または有機物質で構成されるものである。
【００２５】
そして、本発明に使用する場合には、口内の温度で色相変化することが好ましく、例えば２０〜３７℃、さらには２５〜３５℃で色相変化が生じるようなサーモクロミック化合物が好ましく、色相については変化したと一目で分かるような色相であれば良く、特定はされない。
【００２６】
例えば、本発明に使用する使用サーモクロミック化合物としては、電子供与体および電子受容体を含む色素、または酸反応性成分および酸性成分を含む色素からなるものを挙げることができる。
【００２７】
電子供与体および電子受容体を基礎とするサーモクロミック色素としては、例えば、電子供与体の場合は、置換フェニルメタン、フルオラン類（例えば、３，３’−ジメトキシ−フルオラン、３−クロロ−６−フェニルアミノフルオラン、３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−クロロフルオラン、３−ジエチル−７，８−ベンゾフルオラン、３，３’，３’’−トリス（ｐ−ジ−メチルアミノフェニル）フタリド、３，３’−ビス（ｐ−ジメチル−アミノフェニル）−７−フェニルアミノフルオランおよび３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−フェニルアミノ−フルオラン）、インドリルフタリド類、スピロピラン類およびクマリン類、ならびにこれらの物質の混合物が挙げられ、電子受容体の場合は、フェノール類、アゾール類、有機酸および有機酸のエステルならびに有機酸の塩が挙げられる。
【００２８】
フェノール類としては、フェニルフェノール、ビスフェノールＡ、クレゾール、レゾルシノール、クロロルシノール（ｃｈｌｏｒｏｌｕｃｉｎｏｌ）、フェノール、フェノールオリゴマー、β−ナフトール、１，５−ジヒドロキシナフタレン、ピロカテコール、ピロガロール、およびｐ−クロロフェノール ホルムアルデヒド縮合物の三量体が挙げられる。
【００２９】
アゾール類としては、ベンゾ−トリアゾール（例えば、５−クロロベンゾトリアゾール、４−ラウリルアミノスルホ−ベンゾトリアゾール、５−ブチルベンゾトリアゾール、ジベンゾベンゾトリアゾール、２−オキシ−ベンゾトリアゾール、５−エトキシ−カルボニルベンゾトリアゾール、５，５’−メチレン−ビスベンゾトリアゾール）、イミダゾール（例えば、オキシベンズイミダゾール）およびテトラゾールが挙げられる。
【００３０】
有機酸としては、例えば、芳香族カルボン酸、および脂肪族カルボン酸ならびにその置換された誘導体を含み、芳香族カルボン酸としては、サリチル酸、メチレンビスサリチル酸、β−レゾルシル酸、没食子酸、安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸（ｐ−ｏｘｙ−ｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ）、ピロメリト酸、β−ナフトエ酸、タンニン酸、トルイル酸、トリメリト酸、フタル酸、テレフタル酸およびアントラニル酸（ａｎｔｈｒａｎｉｌｉｃ ａｃｉｄ）、脂肪族カルボン酸としては、１〜２０個の炭素原子、好ましくは３〜１５個の炭素原子を有する酸（例えば、ステアリン酸、１，２−ヒドロキシステアリン酸、酒石酸、クエン酸、シュウ酸、およびラウリン酸）、エステルとしては、アルキル基が１〜６個の炭素原子を含む芳香族カルボン酸のアルキルエステル（たとえば、没食子酸ブチル、ｐ−ヒドロキシ安息香酸エチルおよびサリチル酸メチル）が挙げられる。
【００３１】
また上記有機酸の塩も利用することもでき、アンモニウム塩やリチウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩、亜鉛塩、スズ塩、チタン塩およびニッケル塩などの金属塩も挙げることができる。
【００３２】
さらに、酸反応性成分を含むサーモクロミック色素としては、トリフェニルメタンフタリド類、フタリド類、フタラン類、アシル−ロイコメチレンブルー化合物、フルオラン類、トリフェニルメタン類、ジフェニルメタン類、スピロピラン類およびこれらの物質の誘導体が挙げられ、具体的には、３，６−ジメトキシフルオラン、３，６−ジ−ブトキシフルオラン、３−ジエチルアミノ−６，８−ジメチルフルオラン、３−クロロ−６−フェニルアミノ−フルオラン、３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−クロロ−フルオラン、３−ジエチル−アミノ−７，８−ベンゾフルオラン、２−アニリノ−３−メチル−６−ジエチルアミノ−フルオラン、３，３’，３’’−トリス（ｐ−ジメチルアミノ−フェニル）フタリド、３，３’−ビス（ｐ−ジメチル−アミノフェニル）フタリド、３−ジエチルアミノ−７−フェニル−アミノフルオラン、３，３−ビス（ｐ−ジエチルアミノ−フェニル）−６−ジメチルアミノ−フタリド、３−（４−ジエチルアミノフェニル）−３−（１−エチル−２−メチルインドール−３−イル）フタリド、３−（４−ジエチルアミノ−２−メチル）フェニル−３−（１，２−ジメチルインドール−３−イル）フタリドおよび２’−（２−クロラニリノ）−６’−ジブチルアミノ−スピロ−［フタリド−３，９’−キサンテン］、また、酸性成分を含むサーモクロミック色素としては、１，２，３−ベンゾトリアゾール類、フェノール類、チオウレア類、オキソ芳香族カルボン酸類、およびこれらの物質の誘導体が挙げられ、具体的には、５−ブチルベンゾトリアゾール、ビスベンゾトリアゾール−５−メタン、フェノール、ノニルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、２，２’−ビフェノール、β−ナフトール、１，５−ジヒドロキシナフタレン、アルキル−ｐ−ヒドロキシ安息香酸およびフェノール樹脂オリゴマーがある。
【００３３】
上記の電子供与体および電子受容体を含む色素や酸反応性成分および酸性成分を含む色素からなるサーモクロミック化合物以外にも、液晶性コレステロール誘導体（例えば、コレステロールのアルカン酸（ａｌｋａｎｉｃ ａｃｉｄ）エステルおよびアラルカン酸（ａｒａｌｋａｎｉｃ ａｃｉｄ）エステル、コレステロールカーボネートのアルキルエステル）およびこれらの混合物も挙げることができる。
【００３４】
特に、アルカン酸エステルやアラルカン酸エステルの場合は、炭素原子１〜２４個のアルキル基およびアルカン酸基を有する誘導体が好ましく、さらには９〜２２個の炭素原子を有するアルカン酸または安息香酸基およびアルキル部分に１〜３個の炭素原子を有するアラルカン酸基を含むコレステロールエステルおよびその誘導体が好ましく、コレステロールカーボネートのアルキルエステルの場合は、炭素原子１〜２０個のアルキル基を有するコレステロールカーボネートエステルおよびその誘導体が好ましい。
【００３５】
次に、本発明の歯ブラシ用毛材の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、モノフィラメントを製造するに際しては、公知の溶融紡糸方法を採用することができ、例えば１軸または２軸型エクストルーダーなどの溶融紡糸機やプレッシャーメルター型などの溶融紡糸機を使用することができる。
【００３７】
そして予め乾燥した熱可塑性樹脂を溶融紡糸機に供給し、溶融紡糸機内で溶融混練した後、紡糸口金から溶融状態の熱可塑性樹脂を押し出す。
【００３８】
次に、押し出された熱可塑性樹脂は、冷却媒体中に導かれて冷却固化される。なお、冷却媒体としては、例えば、水やポリエチレングリコールなどを挙げることができるが、熱可塑性樹脂の表面から容易に除去でき、化学的、物理的に本質的な変化を与えないものであれば特に限定はしない。
【００３９】
そして、冷却固化された未延伸糸は、十分な強度を得るために加熱一段延伸または多段延伸され、さらに熱セットが施されてモノフィラメントとなる。
【００４０】
なお、延伸および熱セットに使用する熱媒体についても、空気、温水、蒸気、ポリエチレングリコール、グリセリンおよびシリコーンオイルなどが挙げられるが、熱可塑性樹脂の表面から容易に除去でき、化学的、物理的に本質的な変化を与えないものであれば特に限定はしない。
【００４１】
また、延伸条件については、使用する熱可塑性樹脂によって異なるが、温度範囲１５０〜３００℃、トータル倍率３〜６倍で延伸することで十分な物理特性をもったモノフィラメントが得られる。
【００４２】
また、モノフィラメントの断面形状は、その用途や目的に応じて円形、楕円形、扁平、正多角形または多角形であってもよく、さらには芯鞘複合構造や海島複合構造であってもよく、その直径についても特に限定はされないが、歯ブラシ用途としては０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲が最もよく使用される。
【００４３】
かくして得られたモノフィラメントの表面には、サーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂層が形成される。
【００４４】
ここで、本発明においては、熱可塑性樹脂を分散させた水系サスペンジョンとサーモクロミック化合物とを混合した水系懸濁液を、例えばディップ法などによりモノフィラメント表面に塗布し、その後熱処理して熱可塑性樹脂層を固着する方法を採用する。
【００４５】
熱可塑性樹脂を被覆するための一般的な溶剤としては炭化水素系、アルコール系、エステル系、ケトン系、エーテル系などの有機溶剤が挙げられるが、これらの有機溶剤を使用する場合は、熱可塑性樹脂層を固着するための熱処理において排気、防火、空気清浄設備等を整えなければならない。
【００４６】
しかし、本発明のように水を溶媒とする水系混濁液を使用した場合は、熱処理において特別な排気、防火、空気清浄設備等を整える必要がなく、経済的にも有効である。
【００４７】
また、モノフィラメントの表面にサーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂を形成する方法としては、サーモクロミック化合物をブレンドした熱可塑性樹脂混合物を鞘成分とした芯鞘複合紡糸方法があるが、この方法で行なうと紡糸機内で高温に晒されるためにサーモクロミック化合物の性能が失われて色調変化が生じなくなる恐れが高い。
【００４８】
さらに、水系懸濁液に使用する熱可塑性樹脂は、モノフィラメントに使用の熱可塑性樹脂と同種のものを選ぶと熱可塑性樹脂層が固着しやすく、例えば、ＰＢＴなどのポリエステルモノフィラメントには共重合ポリエステル樹脂を、ポリアミドモノフィラメントには共重合ポリアミド樹脂を選択することが好ましい。
【００４９】
なお、共重合ポリエステル樹脂の水系サスペンジョンとしては、例えば、エムスケミー・ジャパン株式会社製・商品名「Ｇｒｉｌｔｅｘ Ｄ１３７７Ｅ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ」などを挙げることができる。
【００５０】
また、本発明においては、水系懸濁液中の熱可塑性樹脂をレーザー回折散乱法で測定した際の平均粒子径（累積粒度分布率５０％（Ｄ５０））が５．０μｍ以下であることが必要であり、さらには２．０μｍ以下が好ましい。
【００５１】
これは平均粒子径が上記範囲を上回ると水系懸濁液中の分散性が悪くなりやすく、熱可塑性樹脂層の厚みが不均一となって色相変化に斑が生じやすくなるためである。
【００５２】
また、水系懸濁液中の熱可塑性樹脂の含有量は５〜４０ｗｔ％であることが好ましく、熱可塑性樹脂の含有量が多いと水系懸濁液の流動性が低下して、モノフィラメントの表面に均一に固着されにくくなり、線形斑が大きくなって物理特性がばらつきやすく、色相変化にも斑が生じやすくなる。一方、熱可塑性樹脂の含有量が少ないとかえって熱可塑性樹脂層が均一に固着されにくくなり、色相斑の原因になりやすい。好ましくは線径斑２〜２０%、さらには２〜１０％が好ましい。
【００５３】
なお、水系懸濁液中の熱可塑性樹脂の融点はモノフィラメントの構成素材の融点よりも低いことが好ましく、モノフィラメントの構成素材に応じて適宜選択できるが、融点が１１０〜１８０℃であることが好ましい。
【００５４】
さらに、熱可塑性樹脂層を固着する熱処理温度は、水系懸濁液の溶媒が水であるために１００℃以上であれば十分であるが、熱処理温度が低いと乾燥に時間が掛かるため生産性が悪いばかりか、熱処理時間が長くなるためにサーモクロミック化合物が熱の影響でその性能を失い色調変化に影響を及ぼしやすく、逆に熱処理温度が高いと水が急激に蒸発して表面に凹凸状の発泡傷が生じるために熱可塑性樹脂層が剥がれやすく、色相変化に影響を及ぼしやすいため、本発明においては１５０℃〜２００℃で熱処理することが必要であり、さらには処理時間を考慮すれば１５０〜２００℃で１．０〜５．０秒で熱処理することが好ましい。
【００５５】
こうして表面にサーモクロミック化合物を含む熱可塑性樹脂が形成された熱可塑性樹脂モノフィラメントは、必要に応じて仕上げ油剤を付与して一旦巻き取られた後に必要長さにカットされてカットブリッスルとなり、さらに歯ブラシ用毛材として植毛されるが、さらに、カットブリッスルの片端もしくは両端にテーパー加工を施し、テーパードブリッスルとして、歯ブラシに使用することもできる。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明のブラシ用毛材について、実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００５７】
［サーモクロミック化合物］
０．２％のＣｈｒｏｍａｚｏｎｅ Ｒｅｄ（登録商標）を以下ａ〜ｆに示すモノマー混合物に加えて分散剤で分散させた後、ケイ酸バリウムガラス粉末、フルオロケイ酸バリウムガラス粉末、火成シリカおよび三フッ化イッテルビウムで処理して均一なコンポジットを作製し、さらに４００〜５００ｎｍの光を照射させて硬化させ、これを粉砕して平均粒子径０．５μｍのサーモクロミック化合物粒子を得た。
【００５８】
なお、このサーモクロミック化合物粒子は２９℃以下では赤く発色し、２９℃よりも高くなると赤い発色が消えて無色となる性質を持つ。
ａ：Ｂｉｓ−ＧＭＡ／４２．１ｗｔ％
ｂ：７，７，９−トリメチル−４，１３−ジオキソ−３，１４−ジオキサ−５，１２−ジアザヘキサデカン−１，１６−ジオキシ−ジメタクリレート（ジウレタンジメタクリレート／３７ｗｔ％
ｃ：トリエチレングリコールジメタクリレート／２０ｗｔ％
ｄ：カンファーキノン／０．３ｗｔ％
ｅ：ヒドロキノンモノエチルエーテル／０．１ｗｔ％
ｆ：エチル−４−ジメチルアミノベンゾエート／０．５ｗｔ％
【００５９】
［熱可塑性樹脂層の厚さ］
３本の歯ブラシ用毛材をミトクロームで厚さ１５μｍに輪切りにし、マイクロスコープ（ＫＥＥＹＥＮＣＥ社製 デジタルＨＤマイクロスコープＶＨ−７０００）を使用して熱可塑性樹脂層の厚さを歯ブラシ用毛材１本につき４点測定し、合計１２個（３本×４点）の測定値の平均を熱可塑性樹脂層の厚さとした。
【００６０】
［線径斑］
熱可塑性樹脂モノフィラメントの直径（μｍ）を長さ方向に２０箇所測定し、平均線径Ｘ（ｍｅａｎ）、最大線径Ｘ（ｍａｘ）、最小線径Ｘ（ｍｉｎ）から線径斑のバラツキＲ＝Ｘ（ｍａｘ）−Ｘ（ｍｉｎ）を求め、下記式（Ｉ）により線径斑（％）を算出した。
線径斑（％）＝Ｒ／Ｘ（ｍｅａｎ）×１００・・・（Ｉ）
【００６１】
［色相変化］
歯ブラシのブラシ部分をステンレス製の波板（波高１．５ｍｍ、波長２ｍｍ）に荷重５００ｇをかけ、３７℃の温水を滴下させながら、歯ブラシの長手方向に１８０回／分のスピードで摺動させながらブラシ部分の色相変化（赤色から無色）を確認した。
【００６２】
なお、色相変化の確認はプレート状の色見本サンプルを用いて比較し、赤色が３０％薄くなった時点の摺動時間を測定した。
【００６３】
また、本試験の歯ブラシの仕様は次の通りである。
基台：ＡＢＳ製（９ｍｍ×２２ｍｍ）
植毛孔数：３４箇
植毛本数：一つの孔につき２０本
毛丈：１０ｍｍ
【００６４】
［色相斑］
色相変化評価に際して、歯ブラシの植毛部分全体の色相斑について目視で確認し、次の指標で表した。
Ａ：色相斑はなかった、
Ｂ：色相斑は目立たない程度であった、
Ｃ：色相斑がはっきりと目立った。
【００６５】
［モノフィラメント］
以下、実施例および比較例には直径０．１９０ｍｍのＰＢＴモノフィラメントを使用した。なおＰＢＴモノフィラメントは以下の方法で製造したものである。
【００６６】
予め乾燥したＰＢＴペレット（東レ株式会社製 トレコン １２００Ｓ）をエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、紡糸機内で溶融混練して紡糸口金から押出し、水中に導いて冷却固化した未延伸糸を温水浴および乾熱浴でトータル倍率４．５倍の２段延伸を行い、さらに熱セットを施して巻き取った。
【００６７】
［実施例１］
平均粒子径３．０μｍの共重合ポリエステル固体粒子２０ｗｔ％とサーモクロミック化合物粒子０．５ｗｔ％との水系懸濁液を調整した。
【００６８】
次にＰＢＴモノフィラメントの表面に水系懸濁液をディップ法で塗布し、１７０℃の熱風炉内で３秒間熱処理することにより、厚さ１０μｍの熱可塑性樹脂層にサーモクロミック化合物を２．４ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。
【００６９】
この熱可塑性樹脂モノフィラメントのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７０】
［実施例２］
水懸濁液中のサーモクロミック化合物粒子を３ｗｔ％に変更し、実施例１と同じ方法で厚さ１０μｍの熱可塑性樹脂層にサーモクロミック化合物を１３ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７１】
［実施例３］
熱可塑性樹脂層の厚さを３μｍに変更したこと以外は実施例２と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７２】
［実施例４］
熱可塑性樹脂層の厚さを４２μｍに変更したこと以外は実施例２と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７３】
［実施例５］
水懸濁液中の共重合ポリエステル固体粒子の含有量を３５ｗｔ％に変更したこと以外は実施例２と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７４】
［実施例６］
共重合ポリエステル固体粒子の平均粒子径を１．５μｍに変更したこと以外は実施例４と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７５】
［比較例１］
水懸濁液中のサーモクロミック化合物粒子を０．０５ｗｔ％に変更し、実施例１と同じ方法で厚さ１０μｍの熱可塑性樹脂層にサーモクロミック化合物を０．２５ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７６】
［比較例２］
水懸濁液中のサーモクロミック化合物粒子を６ｗｔ％に変更し、実施例１と同じ方法で厚さ１０μｍの熱可塑性樹脂層にサーモクロミック化合物を２３ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７７】
［比較例３］
共重合ポリエステル固体粒子の平均粒子径を７μｍに変更したこと以外は実施例１と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７８】
［比較例４］
熱可塑性樹脂層を形成する際の熱処理温度を２２０℃で行ったこと意外は実施例１と同じ方法で熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００７９】
［比較例５］
予め乾燥したＰＢＴペレット（東レ株式会社製 トレコン １２００Ｓ）８８ｗｔ％とサーモクロミック化合物１２ｗｔ％との混合物を２軸型の溶融混練押出機に供給し、口金からストランド状に押し出して水中に導き、冷却固化した未延伸糸をカットしてサーモクロミック化合物入りのＰＢＴペレットを作製した。
【００８０】
その後、ＰＢＴペレットを芯成分、カットしてサーモクロミック化合物入りのＰＢＴペレットを鞘成分としてエクストルーダー型の複合溶融紡糸機に供給し、紡糸機内で溶融混練して紡糸口金から押出し、水中に導いて冷却固化した未延伸糸を温水浴および乾熱浴でトータル倍率４．５倍の２段延伸を行い、さらに熱セットを施して、鞘厚み１０μｍで鞘部にサーモクロミック化合物を１２ｗｔ％含有する芯鞘複合構造の熱可塑性樹脂モノフィラメントを得た。そして、そのカットブリッスルを歯ブラシ用毛材として評価を行った。
【００８１】
【表１】
【００８２】
表１の結果から分かるように、本発明の歯ブラシ用毛材（実施例１〜５）は約２〜５分で色相が赤色から無色に変化し、歯磨きに必要な時間を適正に示すインジケーター機能を持つことが分かる。
【００８３】
特に実施例２の歯ブラシ用毛材は、熱可塑性樹脂層内のサーモクロミック化合物量が少ない実施例１に比べて色相変化がはっきりと現れて視認しやすい。
【００８４】
また、実施例３の歯ブラシ用毛材は、実施例１と同じぐらいの色相変化時間であったが、これは熱可塑性樹脂層が薄いために摩耗してしまい薄くなったとも考えられる。
【００８５】
さらに、実施例４の歯ブラシ用毛材は熱可塑性樹脂層がやや厚いため、実施例５の歯ブラシ用毛材は水懸濁液中の共重合ポリエステル固体粒子の含有量が多いため、線形斑になって色相斑が生じたと考えられる。
【００８６】
しかし、共重合ポリエステル固体粒子の平均粒子径を小さくすることで、水系懸濁液中の分散性が良くなって熱可塑性樹脂層の厚みが均一となり、色相斑が良くなったことが実施例６の歯ブラシ用毛材から分かる。
【００８７】
しかし、サーモクロミック化合物の含有量が少ない比較例１の歯ブラシ用毛材は、変色前の色自体がもともと薄いために色相変化が分かりにくく、逆にサーモクロミック化合物の含有量が多い比較例２の歯ブラシ用毛材は、色相変化する時間が短くて、適正な歯磨き時間を示しにくい。
【００８８】
また、水懸濁液中の共重合ポリエステル固体粒子の平均粒子径を大きくすると水系懸濁液中の分散性が悪くなって熱可塑性樹脂層の厚みが不均一となり、比較例３の歯ブラシ用毛材のように色相斑が生じやすくなる。
【００８９】
さらに、比較例４の歯ブラシ用毛材のように、熱処理温度を高くした場合は、熱可塑性樹脂モノフィラメント表面に凹凸状の発泡傷が生じるために熱可塑性樹脂層が剥がれやすく、色相斑の原因となりやすい。
【００９０】
さらにまた、比較例５の歯ブラシ用毛材は、その結果を表１には示さなかったが、溶融紡糸機内で高温に晒されたためにサーモクロミック化合物の性能が失われて色相変化が殆ど現れなかった。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上、説明したように、本発明の歯ブラシ用毛材は、毛材の色相変化により口内清掃が十分に達成されたことを確認できるインジケーター機能を発揮するという、従来にない新規な性能を有することから、歯周病対策としてブラッシング時間の指標を決めることで、歯周病患者の拡大防止効果を期待することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂モノフィラメントのカットブリッスルからなる歯ブラシ用毛材であって、前記熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面には温度変化に応じて色相が変化するサーモクロミック化合物を０．５〜２０ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂層が形成されていることを特徴とする歯ブラシ用毛材。
【請求項２】
前記サーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂層の厚さが１０〜４０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の歯ブラシ用毛材。
【請求項３】
熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面に、サーモクロミック化合物と、平均粒子径５．０μｍ以下、融点１１０℃〜１８０℃の熱可塑性樹脂とを含有する水系懸濁液を塗布した後、定長または弛緩条件下、１５０℃〜２００℃の温度で熱処理することにより、熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面にサーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂層を固着させ、次いで得られた熱可塑樹脂モノフィラメントを所望の長さにカットすることを特徴とする請求項１または２に記載の歯ブラシ用毛材の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の歯ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に使用したことを特徴とする歯ブラシ。
【請求項１】
熱可塑性樹脂モノフィラメントのカットブリッスルからなる歯ブラシ用毛材であって、前記熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面には温度変化に応じて色相が変化するサーモクロミック化合物を０．５〜２０ｗｔ％含有する熱可塑性樹脂層が形成されていることを特徴とする歯ブラシ用毛材。
【請求項２】
前記サーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂層の厚さが１０〜４０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の歯ブラシ用毛材。
【請求項３】
熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面に、サーモクロミック化合物と、平均粒子径５．０μｍ以下、融点１１０℃〜１８０℃の熱可塑性樹脂とを含有する水系懸濁液を塗布した後、定長または弛緩条件下、１５０℃〜２００℃の温度で熱処理することにより、熱可塑性樹脂モノフィラメントの表面にサーモクロミック化合物を含有する熱可塑性樹脂層を固着させ、次いで得られた熱可塑樹脂モノフィラメントを所望の長さにカットすることを特徴とする請求項１または２に記載の歯ブラシ用毛材の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の歯ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に使用したことを特徴とする歯ブラシ。
【公開番号】特開２０１２−２２９５００（Ｐ２０１２−２２９５００Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７１３４（Ｐ２０１１−９７１３４）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００２１９２８８）東レ・モノフィラメント株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【出願人】（０００２１９２８８）東レ・モノフィラメント株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
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