歯ブラシ
【課題】狭い隙間への進入性に優れ、かつ刷掃性に優れた歯ブラシを提供する。
【解決手段】毛束を構成する用毛２１は、芯部２２と、この芯部２２を取り巻く鞘部２３とからなる多重芯構造である。そして、鞘部２３の表面から芯部２２の方向に設けられた多数の凹部２４を有する。また、用毛２１は先端に向かって太さが漸減されたテーパー部２５が形成される。
【解決手段】毛束を構成する用毛２１は、芯部２２と、この芯部２２を取り巻く鞘部２３とからなる多重芯構造である。そして、鞘部２３の表面から芯部２２の方向に設けられた多数の凹部２４を有する。また、用毛２１は先端に向かって太さが漸減されたテーパー部２５が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯ブラシに関し、詳しくは歯ブラシの用毛に関する。
【背景技術】
【０００２】
口腔内清掃具である歯ブラシにおいて、従来から、歯ブラシのヘッド部に植設された毛束を構成する用毛に関して様々な工夫がなされてきた。例えば、特許文献１や特許文献２には、共押出しによって形成した芯部とこれを取り巻く鞘部とからなる多重芯構造の用毛が記載されている。こうした多重芯構造の用毛を用いて、着色した鞘部の磨耗による芯部の露出によって交換時期を表示する歯ブラシも知られている（特許文献３）。
【０００３】
一方、刷掃効果を高めるために、先端に向かって太さを漸減させた、いわゆるテーパー加工を施した用毛も知られている。例えば、特許文献４には、両端をテーパー加工した用毛が、また特許文献５、特許文献６にはテーパー加工部を施した芯部と鞘部とからなる多重芯構造の用毛がそれぞれ記載されている。
【特許文献１】特表２００１−５１１３７９号公報
【特許文献２】特開２００１−１７８５４号公報
【特許文献３】特表平８−５０３１４５号公報
【特許文献４】特許第３１４５２１３号公報
【特許文献５】特開２００１−１７８５４２号公報
【特許文献６】特開２００３−１６９７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の歯ブラシでは、刷掃力を向上させるために用毛の表面にエンボス加工を施したものや用毛表面に研磨剤を練り込んだもの、あるいはツイスト毛やフェザー毛など歯牙に対する接触面積を向上させたものが知られているが、いずれも歯周ポケットや歯間部などの狭い隙間への進入性が低く、歯垢の刷掃能力に課題があった。また口腔疾患好発部位への用毛の進入性を向上させるため両端テーパー毛が知られているが、こうしたテーパー毛の表面は、主に薬剤処理によって形成されるため滑沢であり、歯周ポケットや歯間部などの狭い隙間への進入性は高いが歯垢、食物残渣等を掻き出す効果が不足しているという課題があった。
【０００５】
用毛表面を粗面にする加工では、テーパー毛の表面を粗くすることは可能であるが、歯垢、食物残渣等を掻き出す効果は低い。また、テーパー毛にサイドエッジ加工を施した歯ブラシも知られているが、エッジの方向が用毛の伸長方向に形成されており、かつ表面が滑沢なため歯垢、食物残渣等を引っ掛けて掻き出す効果は少ない。更に、用毛の両端をテーパーにせずに片端をテーパーにすることにより、従来の歯ブラシと同等の機能を持たせつつ歯間進入性の効果を確保する歯ブラシも知られているが、歯垢、食物残渣等を掻き出す効果は依然として充分なレベルには達していない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、狭い隙間への進入性に優れ、かつ刷掃性に優れた歯ブラシを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、用毛を束ねた毛束を植毛面に植設した歯ブラシであって、前記用毛は、芯部と、この芯部を取り巻く少なくとも１層以上の鞘部とを有する多重芯構造を成し、前記芯部と前記鞘部とは分子量または化学構造が互いに異なる材料で形成され、最外層の前記鞘部の表面から前記芯部に向けて形成された多数の凹部を形成したことを特徴とする歯ブラシが提供される。ここでいう凹部とは、用毛の径が連続的、断続的に増減する凹凸、粗面などを構成する全ての凹みを含み、機械的加工により形成された凹部や、化学的処理（溶解処理）による凹部の形成など、凹部の形成方法は限定されない。また、部分的圧縮による弾性変形で用毛の径の一部が増加するような機械的凹凸加工により形成された凹部も含まれる。
【０００８】
前記用毛の伸長方向に対して垂直な断面で、前記凹部が形成された位置での前記用毛の最小断面積は、前記用毛の凹部が形成されない位置での最大断面積の４０％以上９５％以下であればよい。ここでいう凹部が形成された位置とは、例えば図４に示す用毛２１における凹部２４の一端から他端までの間の任意の形成位置であり、この位置での最小断面積とは、凹部２４の底面が最も深くなる位置における断面積Ｓ１を示す。また、用毛の凹部が形成されない位置とは、凹部２４と隣接する凹部２４との間における任意の位置であり、この位置での最大断面積とは、用毛２１の径が極大になる位置における断面積Ｓ２を示す。
【０００９】
前記用毛の少なくとも一端側は、先端に向かって太さが漸減されたテーパー部を形成し、前記テーパー部に形成される凹部は、前記テーパー部以外に形成された凹部よりも深さが浅くされればよい。前記用毛の伸長方向に対して垂直な断面の形状は不定形ないし多角形であればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の歯ブラシによれば、用毛に多数の凹部を形成しつつ、テーパー部を形成することで、凹部による刷掃能力の向上と、テーパー部による歯間への進入性を高めることが同時に可能になった。そして、用毛を芯部と鞘部のように多重芯構造にすることで、テーパー部に凹部が形成されていても、芯部と鞘部とは分子量または化学構造が互いに異なる材料で形成することで、用毛の耐久性低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の歯ブラシの実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は歯ブラシを示す外観斜視図である。植毛面１２を有するヘッド部１１と、このヘッド部１１の後端から延びるハンドル部１３とを備える。ハンドル部１３は、歯ブラシ１０を把持する部分であり、歯ブラシ１０を用いた刷掃操作に最適な形状に形成されていればよい。ヘッド部１１やハンドル部１３は、例えば硬質樹脂による一体成形により形成されればよい。
ハンドル部１３には、さらにエラストマーなどの柔軟な樹脂を部分的あるいは全体に形成し、把持性を向上させてもよい。
【００１２】
ヘッド部１１やハンドル部１３の形成素材を例示すれば、熱可塑性樹脂として、曲げ弾性率５００〜３０００ＭＰＡ（ＪＩＳ Ｋ７２０３準拠）のものが好ましく、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなど）、ポリカーボネート（ポリエステルとのブレンドを含む）、ポリアリレート（ポリエステルとのブレンドを含む）、ポリオキシメチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースプロピオネート、ポリアミド（ナイロン）、ポリウレタン、ＰＭＭＡ樹脂などの材料を用いることができるが、価格や加工性の点からポリプロピレンが好ましい。
【００１３】
また、透明性を重視する場合には、例えば、米国イーストマン社ポリエステルの一種であるＰＣＴＡ樹脂がコストや耐歯磨剤性の点から好ましい。また、これらの樹脂同志や熱可塑性エラストマー（オレフィン系、スチレン系、ポリエステル系、ウレタン系、ナイロン系など）、シリコン樹脂などと組み合わせ、ハンドル部１３やヘッド部１１を多色成形ハンドルとすることも好ましい。
【００１４】
ヘッド部１１の植毛面１２には、用毛を束ねた毛束１５が複数植設される。毛束１５を植毛面１２に植設するにあたっては、従来技術の方法でヘッド部１１に固定することができ、例えば平線（真鍮、ステンレス、硬質樹脂などの抜け止め部材）で毛束を2つ折りにして植毛する平線植毛、毛束の一端を熱等の手段により結合し、結合部が金型内にある状態でヘッド部樹脂を充填し固定するインモールド植毛（例えば、特開昭６１−２６８２０８、特表平９−５１２７２４などを参照）、毛束の一端とヘッド部を熱等の手段で溶融結合する熱融着植毛（例えば、特開昭６０−２４１４０４を参照）等で行なうことができる。
【００１５】
植毛される毛束または用毛の角度は、必ずしもヘッド部１１の植毛面１２に対して鉛直方向でなくても良く、例えば特定の方向のかき取り効果を高める目的で、毛束１５が植毛されているヘッド部１１の植毛面１２に対して１５°ないし２０°程度まで傾斜して植毛されることもある。植毛部分の毛切り形状については、一般には均一平面状の平切り、頂部のある山切り、平面状高さの複数ある段切りなど適宜選択されればよく、カッター形状の工夫や複数回の毛切り工程や毛分け装置の使用などにより様々な形状の組合せとすることもでき、通常はそれぞれの毛先部分が毛先丸め処理されている。また、高度テーパー毛で毛切り工程を経ない場合もあり、その場合には、毛先丸め処理を行わなくても良い。
【００１６】
歯ブラシ１０の植毛面１２の植毛穴の形状は、通常の円や角穴または略楕円形、略長円形、略長方形など長径と短径の異なる形状としてもよい。また植毛穴は通常は格子状や千鳥状に配列されるが、植毛穴形状の組合せや配列の組み合わせを目的機能に応じて適宜選択できる。また、歯ブラシ１０のヘッド部１１は、形状、大きさデザインとも何ら制限を受けない。ヘッド部１１の厚みとしては最小厚みとして、平線を用いる植毛方法あるいは平線を用いない植毛方法によって若干違いが見られるが一般的に２ｍｍ程度〜６ｍｍ程度の厚みとされる。
【００１７】
図２は毛束を構成する用毛を示した拡大断面図である。また、図３は用毛の拡大斜視図である。毛束１５を構成する用毛２１は、芯部２２と、この芯部２２を取り巻く鞘部２３とからなる多重芯構造である。そして、鞘部２３の表面から芯部２２の方向に設けられた多数の凹部２４を有する。また、用毛２１は先端に向かって太さが漸減されたテーパー部２５が形成される。
【００１８】
こうした芯部２２と鞘部２３とからなる多重芯構造の用毛２１は、通常の共押し出し用毛を製造する方法等を用い、凹部２４は通常の延伸工程、アニーリング工程等の前後において、例えば表面に凹凸を形成したローラーを上下または左右またはこれらを組み合わせたものに用毛２１を通過させ、用毛２１の表面に凹部２４を形成することによって実現できる。
【００１９】
こうした凹部２４を形成する手段は特に制限されるものではなく、用毛２１に形成される凹部は用毛２１の両側、片側あるいは全周に施しても良い。特に用毛２１の全体に施すのが好ましいが、凹部２４の大きさ、用毛の断面形状、用毛の直径、用毛の材質等により適宜選択されればよい。このため凹部２４の形成ピッチ、形状、大きさ等は自由に設定すればよい。
【００２０】
例えば、用毛２１に凹部２４を形成するためのローラーに設ける突起形状としては、半球状や略多角形（長方形、三角形）、略長円形等などが考えられる。具体的には、半球状としては半径４０〜６０μmで凹部２４の形成ピッチが０．７〜０．８ｍｍであればよい。ここでいう凹部の形成ピッチとは、図７に示すように、用毛２１に形成された凹部２４が例えば断面円形や断面三角形など、凹部の底面が傾斜している場合はその最深部どうしの間隔Ｐ、断面長方形など凹部の底面が平面の場合には凹部の中心どうしの間隔Ｐと定義されればよい。
【００２１】
凹部２４は用毛２１の紡糸後に表面に付着させるほか、予めマスターバッチに無機物を入れ、これを用いて紡糸したものの表面析出分を溶解させ、表面形状にランダムの凹部を付与することも可能である。
【００２２】
共押し出しにより形成する用毛２１において、少なくとも最表層を成す鞘部２３を構成する材料の分子量は、芯部２２を構成する材料の分子量よりも小さいか、あるいは鞘部２３と芯部２２とは化学構造が互いに異なる材料を用いればよい。これにより、用毛２１に凹部２４を形成しても、強固な芯部によって耐久性や曲げ弾性等の物理的機能の変化を抑えることが可能になる。
【００２３】
鞘部２３と芯部２２とは、互いに分子量（重合度）や化学構造の異なる材料を用いることによって、用毛２１にテーパー部２５を形成した際に一層、刷掃能力が発揮できる。即ち、用毛２１に多数の凹部２４を形成しつつ、先端部分にテーパー部２５を形成した場合、芯部２２に鞘部２３よりも分子量が大きく強度に優れた材料を用いることで、凹部２４やテーパー部２５の形成による用毛２１の耐久性低下を防止しつつ、凹部２４による刷掃能力の向上と、テーパー部２５による歯間への進入性を高めることが可能になった。
【００２４】
用毛２１を構成する芯部以外の鞘部２３の少なくとも１層の厚さは５μｍ以上あることが好ましい。５μｍ未満のものは均一に紡糸することが困難である。
【００２５】
図４に示すように、用毛２１の伸長方向に対して垂直な断面Ｆにおいて、凹部２４が形成された位置での用毛２１の最小断面積Ｓ１は、用毛２１に凹部２４が形成されていない位置での最大断面積Ｓ２の４０％以上９５％以下が好ましい。最小断面積Ｓ１が４０％未満であると凹部２４が形成された部分の機械的強度が著しく低下し、用毛としての本来の強度が発揮できず曲げ強度が著しく低下してしまう。一方、最小断面積Ｓ１が９５％を超えると、凹部２４による歯垢などの掻き取り効果が期待できない。なお、用毛２１のテーパー部２５における凹部２４の断面積の算出方法は、用毛２１のテーパー部２５に形成された凹部２４の最外側を結んで得られる線を代用して用毛の断面積を算出すればよい。
【００２６】
表面に凹部２４をした用毛２１は、酸またはアルカリ薬剤処理により片端及び両端にテーパー部２５を形成した後、水洗して完成させ、滑沢な表面をもつ用毛が完成する。その他、あらかじめ製造した用毛２１を歯ブラシの植毛面１２に植毛した後、用毛２１の先端を機械研磨によりテーパー処理し、テーパー部２５を形成して完成させることも可能である。
【００２７】
用毛２１の表面に施す凹部２４は、用毛２１の伸長方向Ｌに対し略垂直が好ましい。これは、口腔疾患好発部位といわれる歯垢の付着が激しい部分は歯の隙間に多く、従来の用毛では表面構造が滑沢であり歯垢を掻き取る能力が弱かった。また用毛先端にテーパー部を形成すると歯間への進入性は向上するものの、曲げ強度が低下するため歯間部への挿入感が不十分でまた歯垢を掻き取るだけの強度が無いなどの課題が残されていたためである。
【００２８】
また、用毛２１のテーパー部２５に施される凹部２４の深さは、テーパー部２５以外に形成される凹部２４よりも深さが浅くなるように形成されればよい。これによって、テーパー部２５に凹部２４を形成しても、テーパー部２５の弾性や強度が適切に保たれ、歯間への進入性が維持される。
【００２９】
用毛２１の材質としては、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、ポリトリメチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６−１０、ナイロン６−１２、ナイロン１２などのポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、熱可塑性エラストマーおよび、ポリフッ化ビニリデンなどのポリハロゲン化ビニル等の溶融紡糸できる素材等が挙げられ、特に制限はないが、多重芯構造とするためお互いの材質は親和性に富むものを用いるのが好ましい。具体的にはポリエステル樹脂であるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）やポリアミド樹脂の分子量、重合度の異なる材料を主成分として含む用毛が好ましい。
【００３０】
多重芯構造の用毛２１の芯部２２と鞘部２３とで材質を変える場合は、芯部２２と鞘部２３との間で剥離等の課題が発生する懸念があるため、例えば芯部２２に鞘部２３を構成する樹脂を混合することにより、樹脂間の親和性を向上させ用毛２１の剥離を低減させることが可能である。この他、親和性の良い成分を添加することも可能である。
【００３１】
用毛２１を多重芯構造にする目的は、用毛２１に凹部２４を形成することにより低下する用毛２１の耐久性や曲げ強度等の物性低下を抑える点にある。また、テーパー部２５の形成後もテーパー部２５の表面に凹部２４が残るために、歯間部等の隙間に進入した用毛２１がへたることなく効率良く歯垢を掻き出すことが可能となり、用毛２１の耐久性も確保できる。従来は用毛を製造する上で、用毛の伸長方向に沿った凹部を形成することは、紡糸ノズルの形状を変更することで可能であった。しかし、用毛の伸長方向に対して略垂直な芯部に向かって設けられた凹部を形成することは困難であったが、本発明では、表面に凹凸を形成したローラで用毛を挟み込んで通過させることにより、用毛２１の表面から芯部２２に向かって設けられた凹部２４を形成することが可能になる。
【００３２】
用毛２１の太さとしては、３〜１０ミル（０．０７６〜０．２５４ｍｍ）、好ましくは５〜８ミル（０．１２５〜０．２０３ｍｍ）のものが好ましく、使用性、刷掃感、清掃効果、耐久性など考慮してこれらを組み合わせて利用することも好ましい。特に多数穴を配置した仕様は、外側の毛束より中央に向かう刷毛の強度を硬くまたは変化させる（太さ、材質、長さ、色、断面形状）事は使用感、外観差別状の上でも好ましい。
【００３３】
用毛２１の端部について、自由端部の毛切り（あるいはプロファイル）形状と用毛長さを任意に設定することにより、単一平面状としたり、山切り状としたり、凹凸形状とするなど、さらには、外側と内側、先端部と後端部などで異なった構成としても良い。
【００３４】
用毛２１の着色については、透明（ナチュラル）のまま用いてもよく、顔料や染料による透明系着色用毛あるいは、不透明着色（白を含む）用毛などが歯ブラシ外観の商品性を考慮して適宜選択される。必要に応じて、それらを２種あるいはそれ以上を、毛束単位や毛束内で組み合わせて使用しても良い。
【００３５】
着色方法としては、一般に用いられるように、用毛２１を紡糸する際の樹脂そのものを着色するか、紡糸後、あるいは紡糸工程に付随して、表面から着色することができる。また、歯ブラシへ植毛する前の毛束のカットピース状態（２５〜３５mm程度の用毛長さの束）や植毛後に、用毛の先端部分のみ、あるいは用毛全部を着色してもよい。さらには、用毛の特性を損なわない範囲内で、熱や光に対する安定化剤、難燃剤、フィラー、表面潤滑剤、帯電防止剤、殺菌素材（抗菌素材）など、さらには、他の硬質樹脂やエラストマーを適宜配合したり塗布しても良い。
【実施例】
【００３６】
図５に、本発明の歯ブラシおよび毛束における用毛の形成例をいくつか提示する。なお、用毛断面積（用毛凹部）の項目は、図４に示す用毛２１の凹部２４が形成されていない部分の最大断面積Ｓ２に対する凹部２４形成されている部分の最小断面積Ｓ１の割合を示したものである。
【００３７】
本出願人は、本発明の歯ブラシの効果を検証した。検証にあたっては、図６に示す本発明例１〜６の歯ブラシと、従来の比較例１〜３の歯ブラシが用意された。材質はＰＰ樹脂、１．６ｍｍ径の植毛穴を２３穴設けた歯ブラシハンドルに毛束を植毛して実験に用いた。こうした本発明例と比較例の歯ブラシを用いて、モデル刷掃力試験を実施した。試験方法は、ニッシン社製の成人上顎模型の右側頬側第一大臼歯、第二大臼歯の歯間部および咬合面にモデル歯垢として赤色ペイントを塗布し、歯ブラシを歯に対して垂直に２００ｇの荷重で押し当てて、ストローク２０ｍｍで２０回刷掃した後、それぞれの歯垢除去率を測定した。
【００３８】
歯垢除去率は、刷掃力試験前に第一大臼歯、第二大臼歯頬側の歯間部および第一大臼歯咬合面小窩裂凹部部のモデル歯垢占有面積を画像解析により測定し、清掃力試験後に再度同部位の歯垢占有面積を測定し、その差を試験前の歯垢占有面積で除して１００倍し、パーセント表示したものである。
歯垢除去率（％）＝（（清掃力試験前の歯垢占有面積−清掃力試験後の歯垢占有面積）／清掃試験前の歯垢占有面積）×１００
【００３９】
このような本発明例１〜３の歯ブラシと従来の比較例１〜３の歯ブラシによる刷掃力試験の結果を表１に示す。なお、官能評価の項目は専門パネラー（ｎ＝２０名）により、歯ブラシのブラッシングした時の歯肉への当たり心地、歯肉のマッサージ感について実施した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１に示す結果によれば、本発明の歯ブラシは官能評価でいずれも「良い」との評価であった。一方、従来の比較例の歯ブラシは、官能評価で「どちらともいえない」ないし「良くない」という評価にとどまった。本発明の歯ブラシの効果が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の歯ブラシの一実施形態を示す側面平面図である。
【図２】図２は、本発明の歯ブラシの用毛を示す部分断面図である。
【図３】図３は、本発明の歯ブラシの用毛を示す拡大斜視図である。
【図４】図４は、本発明の歯ブラシの用毛の一断面を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の歯ブラシの実施例を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の歯ブラシの検証サンプルを示す説明図である。
【図７】図７は、凹部のピッチ示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…歯ブラシ、１１…ヘッド部、１２…植毛面、１５…毛束、２１…用毛、２２…芯部、２３…鞘部、２４…凹部、２５…テーパー部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯ブラシに関し、詳しくは歯ブラシの用毛に関する。
【背景技術】
【０００２】
口腔内清掃具である歯ブラシにおいて、従来から、歯ブラシのヘッド部に植設された毛束を構成する用毛に関して様々な工夫がなされてきた。例えば、特許文献１や特許文献２には、共押出しによって形成した芯部とこれを取り巻く鞘部とからなる多重芯構造の用毛が記載されている。こうした多重芯構造の用毛を用いて、着色した鞘部の磨耗による芯部の露出によって交換時期を表示する歯ブラシも知られている（特許文献３）。
【０００３】
一方、刷掃効果を高めるために、先端に向かって太さを漸減させた、いわゆるテーパー加工を施した用毛も知られている。例えば、特許文献４には、両端をテーパー加工した用毛が、また特許文献５、特許文献６にはテーパー加工部を施した芯部と鞘部とからなる多重芯構造の用毛がそれぞれ記載されている。
【特許文献１】特表２００１−５１１３７９号公報
【特許文献２】特開２００１−１７８５４号公報
【特許文献３】特表平８−５０３１４５号公報
【特許文献４】特許第３１４５２１３号公報
【特許文献５】特開２００１−１７８５４２号公報
【特許文献６】特開２００３−１６９７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の歯ブラシでは、刷掃力を向上させるために用毛の表面にエンボス加工を施したものや用毛表面に研磨剤を練り込んだもの、あるいはツイスト毛やフェザー毛など歯牙に対する接触面積を向上させたものが知られているが、いずれも歯周ポケットや歯間部などの狭い隙間への進入性が低く、歯垢の刷掃能力に課題があった。また口腔疾患好発部位への用毛の進入性を向上させるため両端テーパー毛が知られているが、こうしたテーパー毛の表面は、主に薬剤処理によって形成されるため滑沢であり、歯周ポケットや歯間部などの狭い隙間への進入性は高いが歯垢、食物残渣等を掻き出す効果が不足しているという課題があった。
【０００５】
用毛表面を粗面にする加工では、テーパー毛の表面を粗くすることは可能であるが、歯垢、食物残渣等を掻き出す効果は低い。また、テーパー毛にサイドエッジ加工を施した歯ブラシも知られているが、エッジの方向が用毛の伸長方向に形成されており、かつ表面が滑沢なため歯垢、食物残渣等を引っ掛けて掻き出す効果は少ない。更に、用毛の両端をテーパーにせずに片端をテーパーにすることにより、従来の歯ブラシと同等の機能を持たせつつ歯間進入性の効果を確保する歯ブラシも知られているが、歯垢、食物残渣等を掻き出す効果は依然として充分なレベルには達していない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、狭い隙間への進入性に優れ、かつ刷掃性に優れた歯ブラシを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、用毛を束ねた毛束を植毛面に植設した歯ブラシであって、前記用毛は、芯部と、この芯部を取り巻く少なくとも１層以上の鞘部とを有する多重芯構造を成し、前記芯部と前記鞘部とは分子量または化学構造が互いに異なる材料で形成され、最外層の前記鞘部の表面から前記芯部に向けて形成された多数の凹部を形成したことを特徴とする歯ブラシが提供される。ここでいう凹部とは、用毛の径が連続的、断続的に増減する凹凸、粗面などを構成する全ての凹みを含み、機械的加工により形成された凹部や、化学的処理（溶解処理）による凹部の形成など、凹部の形成方法は限定されない。また、部分的圧縮による弾性変形で用毛の径の一部が増加するような機械的凹凸加工により形成された凹部も含まれる。
【０００８】
前記用毛の伸長方向に対して垂直な断面で、前記凹部が形成された位置での前記用毛の最小断面積は、前記用毛の凹部が形成されない位置での最大断面積の４０％以上９５％以下であればよい。ここでいう凹部が形成された位置とは、例えば図４に示す用毛２１における凹部２４の一端から他端までの間の任意の形成位置であり、この位置での最小断面積とは、凹部２４の底面が最も深くなる位置における断面積Ｓ１を示す。また、用毛の凹部が形成されない位置とは、凹部２４と隣接する凹部２４との間における任意の位置であり、この位置での最大断面積とは、用毛２１の径が極大になる位置における断面積Ｓ２を示す。
【０００９】
前記用毛の少なくとも一端側は、先端に向かって太さが漸減されたテーパー部を形成し、前記テーパー部に形成される凹部は、前記テーパー部以外に形成された凹部よりも深さが浅くされればよい。前記用毛の伸長方向に対して垂直な断面の形状は不定形ないし多角形であればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の歯ブラシによれば、用毛に多数の凹部を形成しつつ、テーパー部を形成することで、凹部による刷掃能力の向上と、テーパー部による歯間への進入性を高めることが同時に可能になった。そして、用毛を芯部と鞘部のように多重芯構造にすることで、テーパー部に凹部が形成されていても、芯部と鞘部とは分子量または化学構造が互いに異なる材料で形成することで、用毛の耐久性低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の歯ブラシの実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は歯ブラシを示す外観斜視図である。植毛面１２を有するヘッド部１１と、このヘッド部１１の後端から延びるハンドル部１３とを備える。ハンドル部１３は、歯ブラシ１０を把持する部分であり、歯ブラシ１０を用いた刷掃操作に最適な形状に形成されていればよい。ヘッド部１１やハンドル部１３は、例えば硬質樹脂による一体成形により形成されればよい。
ハンドル部１３には、さらにエラストマーなどの柔軟な樹脂を部分的あるいは全体に形成し、把持性を向上させてもよい。
【００１２】
ヘッド部１１やハンドル部１３の形成素材を例示すれば、熱可塑性樹脂として、曲げ弾性率５００〜３０００ＭＰＡ（ＪＩＳ Ｋ７２０３準拠）のものが好ましく、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなど）、ポリカーボネート（ポリエステルとのブレンドを含む）、ポリアリレート（ポリエステルとのブレンドを含む）、ポリオキシメチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースプロピオネート、ポリアミド（ナイロン）、ポリウレタン、ＰＭＭＡ樹脂などの材料を用いることができるが、価格や加工性の点からポリプロピレンが好ましい。
【００１３】
また、透明性を重視する場合には、例えば、米国イーストマン社ポリエステルの一種であるＰＣＴＡ樹脂がコストや耐歯磨剤性の点から好ましい。また、これらの樹脂同志や熱可塑性エラストマー（オレフィン系、スチレン系、ポリエステル系、ウレタン系、ナイロン系など）、シリコン樹脂などと組み合わせ、ハンドル部１３やヘッド部１１を多色成形ハンドルとすることも好ましい。
【００１４】
ヘッド部１１の植毛面１２には、用毛を束ねた毛束１５が複数植設される。毛束１５を植毛面１２に植設するにあたっては、従来技術の方法でヘッド部１１に固定することができ、例えば平線（真鍮、ステンレス、硬質樹脂などの抜け止め部材）で毛束を2つ折りにして植毛する平線植毛、毛束の一端を熱等の手段により結合し、結合部が金型内にある状態でヘッド部樹脂を充填し固定するインモールド植毛（例えば、特開昭６１−２６８２０８、特表平９−５１２７２４などを参照）、毛束の一端とヘッド部を熱等の手段で溶融結合する熱融着植毛（例えば、特開昭６０−２４１４０４を参照）等で行なうことができる。
【００１５】
植毛される毛束または用毛の角度は、必ずしもヘッド部１１の植毛面１２に対して鉛直方向でなくても良く、例えば特定の方向のかき取り効果を高める目的で、毛束１５が植毛されているヘッド部１１の植毛面１２に対して１５°ないし２０°程度まで傾斜して植毛されることもある。植毛部分の毛切り形状については、一般には均一平面状の平切り、頂部のある山切り、平面状高さの複数ある段切りなど適宜選択されればよく、カッター形状の工夫や複数回の毛切り工程や毛分け装置の使用などにより様々な形状の組合せとすることもでき、通常はそれぞれの毛先部分が毛先丸め処理されている。また、高度テーパー毛で毛切り工程を経ない場合もあり、その場合には、毛先丸め処理を行わなくても良い。
【００１６】
歯ブラシ１０の植毛面１２の植毛穴の形状は、通常の円や角穴または略楕円形、略長円形、略長方形など長径と短径の異なる形状としてもよい。また植毛穴は通常は格子状や千鳥状に配列されるが、植毛穴形状の組合せや配列の組み合わせを目的機能に応じて適宜選択できる。また、歯ブラシ１０のヘッド部１１は、形状、大きさデザインとも何ら制限を受けない。ヘッド部１１の厚みとしては最小厚みとして、平線を用いる植毛方法あるいは平線を用いない植毛方法によって若干違いが見られるが一般的に２ｍｍ程度〜６ｍｍ程度の厚みとされる。
【００１７】
図２は毛束を構成する用毛を示した拡大断面図である。また、図３は用毛の拡大斜視図である。毛束１５を構成する用毛２１は、芯部２２と、この芯部２２を取り巻く鞘部２３とからなる多重芯構造である。そして、鞘部２３の表面から芯部２２の方向に設けられた多数の凹部２４を有する。また、用毛２１は先端に向かって太さが漸減されたテーパー部２５が形成される。
【００１８】
こうした芯部２２と鞘部２３とからなる多重芯構造の用毛２１は、通常の共押し出し用毛を製造する方法等を用い、凹部２４は通常の延伸工程、アニーリング工程等の前後において、例えば表面に凹凸を形成したローラーを上下または左右またはこれらを組み合わせたものに用毛２１を通過させ、用毛２１の表面に凹部２４を形成することによって実現できる。
【００１９】
こうした凹部２４を形成する手段は特に制限されるものではなく、用毛２１に形成される凹部は用毛２１の両側、片側あるいは全周に施しても良い。特に用毛２１の全体に施すのが好ましいが、凹部２４の大きさ、用毛の断面形状、用毛の直径、用毛の材質等により適宜選択されればよい。このため凹部２４の形成ピッチ、形状、大きさ等は自由に設定すればよい。
【００２０】
例えば、用毛２１に凹部２４を形成するためのローラーに設ける突起形状としては、半球状や略多角形（長方形、三角形）、略長円形等などが考えられる。具体的には、半球状としては半径４０〜６０μmで凹部２４の形成ピッチが０．７〜０．８ｍｍであればよい。ここでいう凹部の形成ピッチとは、図７に示すように、用毛２１に形成された凹部２４が例えば断面円形や断面三角形など、凹部の底面が傾斜している場合はその最深部どうしの間隔Ｐ、断面長方形など凹部の底面が平面の場合には凹部の中心どうしの間隔Ｐと定義されればよい。
【００２１】
凹部２４は用毛２１の紡糸後に表面に付着させるほか、予めマスターバッチに無機物を入れ、これを用いて紡糸したものの表面析出分を溶解させ、表面形状にランダムの凹部を付与することも可能である。
【００２２】
共押し出しにより形成する用毛２１において、少なくとも最表層を成す鞘部２３を構成する材料の分子量は、芯部２２を構成する材料の分子量よりも小さいか、あるいは鞘部２３と芯部２２とは化学構造が互いに異なる材料を用いればよい。これにより、用毛２１に凹部２４を形成しても、強固な芯部によって耐久性や曲げ弾性等の物理的機能の変化を抑えることが可能になる。
【００２３】
鞘部２３と芯部２２とは、互いに分子量（重合度）や化学構造の異なる材料を用いることによって、用毛２１にテーパー部２５を形成した際に一層、刷掃能力が発揮できる。即ち、用毛２１に多数の凹部２４を形成しつつ、先端部分にテーパー部２５を形成した場合、芯部２２に鞘部２３よりも分子量が大きく強度に優れた材料を用いることで、凹部２４やテーパー部２５の形成による用毛２１の耐久性低下を防止しつつ、凹部２４による刷掃能力の向上と、テーパー部２５による歯間への進入性を高めることが可能になった。
【００２４】
用毛２１を構成する芯部以外の鞘部２３の少なくとも１層の厚さは５μｍ以上あることが好ましい。５μｍ未満のものは均一に紡糸することが困難である。
【００２５】
図４に示すように、用毛２１の伸長方向に対して垂直な断面Ｆにおいて、凹部２４が形成された位置での用毛２１の最小断面積Ｓ１は、用毛２１に凹部２４が形成されていない位置での最大断面積Ｓ２の４０％以上９５％以下が好ましい。最小断面積Ｓ１が４０％未満であると凹部２４が形成された部分の機械的強度が著しく低下し、用毛としての本来の強度が発揮できず曲げ強度が著しく低下してしまう。一方、最小断面積Ｓ１が９５％を超えると、凹部２４による歯垢などの掻き取り効果が期待できない。なお、用毛２１のテーパー部２５における凹部２４の断面積の算出方法は、用毛２１のテーパー部２５に形成された凹部２４の最外側を結んで得られる線を代用して用毛の断面積を算出すればよい。
【００２６】
表面に凹部２４をした用毛２１は、酸またはアルカリ薬剤処理により片端及び両端にテーパー部２５を形成した後、水洗して完成させ、滑沢な表面をもつ用毛が完成する。その他、あらかじめ製造した用毛２１を歯ブラシの植毛面１２に植毛した後、用毛２１の先端を機械研磨によりテーパー処理し、テーパー部２５を形成して完成させることも可能である。
【００２７】
用毛２１の表面に施す凹部２４は、用毛２１の伸長方向Ｌに対し略垂直が好ましい。これは、口腔疾患好発部位といわれる歯垢の付着が激しい部分は歯の隙間に多く、従来の用毛では表面構造が滑沢であり歯垢を掻き取る能力が弱かった。また用毛先端にテーパー部を形成すると歯間への進入性は向上するものの、曲げ強度が低下するため歯間部への挿入感が不十分でまた歯垢を掻き取るだけの強度が無いなどの課題が残されていたためである。
【００２８】
また、用毛２１のテーパー部２５に施される凹部２４の深さは、テーパー部２５以外に形成される凹部２４よりも深さが浅くなるように形成されればよい。これによって、テーパー部２５に凹部２４を形成しても、テーパー部２５の弾性や強度が適切に保たれ、歯間への進入性が維持される。
【００２９】
用毛２１の材質としては、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、ポリトリメチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６−１０、ナイロン６−１２、ナイロン１２などのポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、熱可塑性エラストマーおよび、ポリフッ化ビニリデンなどのポリハロゲン化ビニル等の溶融紡糸できる素材等が挙げられ、特に制限はないが、多重芯構造とするためお互いの材質は親和性に富むものを用いるのが好ましい。具体的にはポリエステル樹脂であるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）やポリアミド樹脂の分子量、重合度の異なる材料を主成分として含む用毛が好ましい。
【００３０】
多重芯構造の用毛２１の芯部２２と鞘部２３とで材質を変える場合は、芯部２２と鞘部２３との間で剥離等の課題が発生する懸念があるため、例えば芯部２２に鞘部２３を構成する樹脂を混合することにより、樹脂間の親和性を向上させ用毛２１の剥離を低減させることが可能である。この他、親和性の良い成分を添加することも可能である。
【００３１】
用毛２１を多重芯構造にする目的は、用毛２１に凹部２４を形成することにより低下する用毛２１の耐久性や曲げ強度等の物性低下を抑える点にある。また、テーパー部２５の形成後もテーパー部２５の表面に凹部２４が残るために、歯間部等の隙間に進入した用毛２１がへたることなく効率良く歯垢を掻き出すことが可能となり、用毛２１の耐久性も確保できる。従来は用毛を製造する上で、用毛の伸長方向に沿った凹部を形成することは、紡糸ノズルの形状を変更することで可能であった。しかし、用毛の伸長方向に対して略垂直な芯部に向かって設けられた凹部を形成することは困難であったが、本発明では、表面に凹凸を形成したローラで用毛を挟み込んで通過させることにより、用毛２１の表面から芯部２２に向かって設けられた凹部２４を形成することが可能になる。
【００３２】
用毛２１の太さとしては、３〜１０ミル（０．０７６〜０．２５４ｍｍ）、好ましくは５〜８ミル（０．１２５〜０．２０３ｍｍ）のものが好ましく、使用性、刷掃感、清掃効果、耐久性など考慮してこれらを組み合わせて利用することも好ましい。特に多数穴を配置した仕様は、外側の毛束より中央に向かう刷毛の強度を硬くまたは変化させる（太さ、材質、長さ、色、断面形状）事は使用感、外観差別状の上でも好ましい。
【００３３】
用毛２１の端部について、自由端部の毛切り（あるいはプロファイル）形状と用毛長さを任意に設定することにより、単一平面状としたり、山切り状としたり、凹凸形状とするなど、さらには、外側と内側、先端部と後端部などで異なった構成としても良い。
【００３４】
用毛２１の着色については、透明（ナチュラル）のまま用いてもよく、顔料や染料による透明系着色用毛あるいは、不透明着色（白を含む）用毛などが歯ブラシ外観の商品性を考慮して適宜選択される。必要に応じて、それらを２種あるいはそれ以上を、毛束単位や毛束内で組み合わせて使用しても良い。
【００３５】
着色方法としては、一般に用いられるように、用毛２１を紡糸する際の樹脂そのものを着色するか、紡糸後、あるいは紡糸工程に付随して、表面から着色することができる。また、歯ブラシへ植毛する前の毛束のカットピース状態（２５〜３５mm程度の用毛長さの束）や植毛後に、用毛の先端部分のみ、あるいは用毛全部を着色してもよい。さらには、用毛の特性を損なわない範囲内で、熱や光に対する安定化剤、難燃剤、フィラー、表面潤滑剤、帯電防止剤、殺菌素材（抗菌素材）など、さらには、他の硬質樹脂やエラストマーを適宜配合したり塗布しても良い。
【実施例】
【００３６】
図５に、本発明の歯ブラシおよび毛束における用毛の形成例をいくつか提示する。なお、用毛断面積（用毛凹部）の項目は、図４に示す用毛２１の凹部２４が形成されていない部分の最大断面積Ｓ２に対する凹部２４形成されている部分の最小断面積Ｓ１の割合を示したものである。
【００３７】
本出願人は、本発明の歯ブラシの効果を検証した。検証にあたっては、図６に示す本発明例１〜６の歯ブラシと、従来の比較例１〜３の歯ブラシが用意された。材質はＰＰ樹脂、１．６ｍｍ径の植毛穴を２３穴設けた歯ブラシハンドルに毛束を植毛して実験に用いた。こうした本発明例と比較例の歯ブラシを用いて、モデル刷掃力試験を実施した。試験方法は、ニッシン社製の成人上顎模型の右側頬側第一大臼歯、第二大臼歯の歯間部および咬合面にモデル歯垢として赤色ペイントを塗布し、歯ブラシを歯に対して垂直に２００ｇの荷重で押し当てて、ストローク２０ｍｍで２０回刷掃した後、それぞれの歯垢除去率を測定した。
【００３８】
歯垢除去率は、刷掃力試験前に第一大臼歯、第二大臼歯頬側の歯間部および第一大臼歯咬合面小窩裂凹部部のモデル歯垢占有面積を画像解析により測定し、清掃力試験後に再度同部位の歯垢占有面積を測定し、その差を試験前の歯垢占有面積で除して１００倍し、パーセント表示したものである。
歯垢除去率（％）＝（（清掃力試験前の歯垢占有面積−清掃力試験後の歯垢占有面積）／清掃試験前の歯垢占有面積）×１００
【００３９】
このような本発明例１〜３の歯ブラシと従来の比較例１〜３の歯ブラシによる刷掃力試験の結果を表１に示す。なお、官能評価の項目は専門パネラー（ｎ＝２０名）により、歯ブラシのブラッシングした時の歯肉への当たり心地、歯肉のマッサージ感について実施した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１に示す結果によれば、本発明の歯ブラシは官能評価でいずれも「良い」との評価であった。一方、従来の比較例の歯ブラシは、官能評価で「どちらともいえない」ないし「良くない」という評価にとどまった。本発明の歯ブラシの効果が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明の歯ブラシの一実施形態を示す側面平面図である。
【図２】図２は、本発明の歯ブラシの用毛を示す部分断面図である。
【図３】図３は、本発明の歯ブラシの用毛を示す拡大斜視図である。
【図４】図４は、本発明の歯ブラシの用毛の一断面を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の歯ブラシの実施例を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の歯ブラシの検証サンプルを示す説明図である。
【図７】図７は、凹部のピッチ示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…歯ブラシ、１１…ヘッド部、１２…植毛面、１５…毛束、２１…用毛、２２…芯部、２３…鞘部、２４…凹部、２５…テーパー部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用毛を束ねた毛束を植毛面に植設した歯ブラシであって、
前記用毛は、芯部と、この芯部を取り巻く少なくとも１層以上の鞘部とを有する多重芯構造を成し、前記芯部と前記鞘部とは分子量または化学構造が互いに異なる材料で形成され、最外層の前記鞘部の表面から前記芯部に向けて設けられた多数の凹部を形成したことを特徴とする歯ブラシ。
【請求項２】
前記用毛の伸長方向に対して垂直な断面で、前記凹部が形成された位置での前記用毛の最小断面積は、前記用毛の凹部が形成されない位置での最大断面積の４０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の歯ブラシ。
【請求項３】
前記用毛の少なくとも一端側は、先端に向かって太さが漸減されたテーパー部を形成し、前記テーパー部に形成される凹部は、前記テーパー部以外に形成された凹部よりも深さが浅くされ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。
【請求項４】
前記用毛の伸長方向に対して垂直な断面の形状は不定形ないし多角形であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の歯ブラシ。
【請求項１】
用毛を束ねた毛束を植毛面に植設した歯ブラシであって、
前記用毛は、芯部と、この芯部を取り巻く少なくとも１層以上の鞘部とを有する多重芯構造を成し、前記芯部と前記鞘部とは分子量または化学構造が互いに異なる材料で形成され、最外層の前記鞘部の表面から前記芯部に向けて設けられた多数の凹部を形成したことを特徴とする歯ブラシ。
【請求項２】
前記用毛の伸長方向に対して垂直な断面で、前記凹部が形成された位置での前記用毛の最小断面積は、前記用毛の凹部が形成されない位置での最大断面積の４０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の歯ブラシ。
【請求項３】
前記用毛の少なくとも一端側は、先端に向かって太さが漸減されたテーパー部を形成し、前記テーパー部に形成される凹部は、前記テーパー部以外に形成された凹部よりも深さが浅くされ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。
【請求項４】
前記用毛の伸長方向に対して垂直な断面の形状は不定形ないし多角形であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の歯ブラシ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１９５９６２（Ｐ２００７−１９５９６２Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５４４６４（Ｐ２００６−３５４４６４）
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００６７６９）ライオン株式会社 (1,816)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００６７６９）ライオン株式会社 (1,816)
【Ｆターム（参考）】
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