ES2228577T3 - Union por laser en cepillos de dientes de cabezas a mangos. - Google Patents

Abstract

Un método de soldar una cabeza de cepillo de dientes termoplástica formada previamente y un mango de cepillo de dientes termoplástico formado previamente, que comprende (a) seleccionar una cabeza de cepillo de dientes que transmite energía de longitud de onda de 4, 0 a 6, 0 micrómetros a través de ella; (b) seleccionar un mango de cepillo de dientes que contiene un material absorbente de energía de longitud de onda de 4, 0 a 6, 0 micrómetros; (c) alinear las superficies respectivas de los extremos de la cabeza y el mango hasta poner en contacto estrechamente una con otra para formar una junta; (d) exponer la junta a un haz de láser con una energía de 4, 0 a 6, 0 micrómetros de longitud de onda, de 50 a 400 vatios de potencia de salida, en una serie de pulsos de 0, 5 a 1, 5 milisegundos de duración, haz de láser que es capaz de penetrar en la cabeza del cepillo de dientes y contactar con la junta; por lo cual, la energía del haz de láser es absorbida en la superficie del mango del cepillo dedientes en la junta por el material absorbente de energía en ella, causando que las superficies de la cabeza y del mango del cepillo de dientes alrededor de la junta se fundan y fusionen conjuntamente.

Description

Unión por láser en cepillos de dientes de cabezas a mangos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a los cepillos de dientes, y en particular a un método de fabricación de cuerpos de cepillos de dientes, en el que cabezas y mangos preformados de cepillos de dientes son unidos para formar cuerpos de cepillos de dientes completos.

Fundamentos de la invención

Los cuerpos de los cepillos de dientes convencionales comprenden una varilla alargada que funciona como un mango, unida a un cuello, que puede ser, de manera general, recto o curvado, que está conectado a una cabeza que tiene una sección plana a la cual están sujetos mechones de cerdas. Tales cuerpos de cepillos de dientes se fabrican típicamente en una sola etapa, por moldeo por inyección, en el que un material termoplástico fundido es inyectado a alta presión en un molde de acero. Después de que el plástico se solidifica, el molde se abre y el cepillo de dientes, totalmente formado, se retira. Tal cuerpo convencional del cepillo de dientes, formado de un material, carece de las diferentes coloraciones y características físicas deseadas posibles con cuerpos de cepillos de dientes que tengan cabezas y cuerpos fabricados de materiales diferentes. Por ejemplo, es deseable tener un mango rígido para manipular el cepillo de dientes con una cabeza más flexible, es decir, menos rígida, que se flexionará y por ello tenderá a reducir el trauma gingival asociado con el exceso de presión de cepillado por parte del usuario.

La Patente U.S. Nº 2.445.657 describe cuerpos de cepillos de dientes que tienen cabezas de un material resiliente, tal como caucho vulcanizado, fijadas a mangos rígidos. Estos cuerpos de cepillos de dientes se fabrican en un procedimiento multietapas, en el que las cabezas y mangos se producen de manera separada, y posteriormente se cementan juntos. Tal cementación, o, en general, unión adhesiva, requiere una preparación superficial suficiente para proporcionar un sellado adecuado/fuerte, y requiere un intervalo de tiempo significativo para que el adhesivo se cure o se endurezca de otra manera, afectando de manera adversa a la economía de la producción en
serie.

La Patente U.S. Nº 5.121.520 describe un cepillo de dientes que tiene cabezas de cepillado gemelas lado con lado, unidas al mango del cepillo de dientes en un ángulo predeterminado. Las cabezas pueden unirse al mango por pegado, es decir, unión adhesiva, o fusión, es decir, calentando las superficies de la junta cabeza/mango hasta un estado termoplástico reblandecido, llevándolos a un íntimo contacto y manteniendo ese contacto para formar una unión tras el enfriamiento. La fusión, a diferencia del pegado, no requiere preparación superficial ni un tiempo de endurecimiento largo; sin embargo, con la fusión, a no ser que haya un calentamiento preciso de ambas superficies de unión cabeza/mango, es posible que se experimente una degradación del material plástico del cepillo de dientes, un reblandecimiento excesivo y una distorsión del plástico, así como una rebaba excesiva.

Peutz H. et al. describen en "Laser welding offers array of assembly advantages", Modern Plastics International, un método para soldar por láser piezas de plástico, usando las características de absorción de los plásticos para formar juntas.

El documento US 3.424.890 y el documento EP-A-0 719 643 describen ambos, también, métodos para soldar por láser piezas de plástico para formar juntas.

Hay una necesidad, en la técnica de fabricación de cepillos de dientes, de un medio de unir cabezas de cepillos de dientes preformadas a mangos de materiales diferentes, que tengan propiedades físicas y/o coloración diferentes, en un intervalo de tiempo aceptable para su producción en serie y sin ninguna degradación, distorsión, rebaba excesiva ni otro efecto inaceptable para el consumidor.

Sumario de la invención

La presente invención abarca un método de unir los componentes cabeza y mango, formados previamente, de un cepillo de dientes según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que estos haces de láser penetran en el material típico termoplástico del cepillo de dientes para calentar la junta interna, para soldar las piezas de la junta, sin absorción o calentamiento significativos del material que está siendo penetrado.

La transmisión, sin absorción, de tales intervalos particulares de longitudes de onda de luz láser a través de los materiales plásticos típicos de construcción de los cepillos de dientes, de aquí en adelante "efecto ventana", es esencial para la soldadura interna de los componentes del cepillo de dientes de la presente invención. Este efecto ventana se puede demostrar por el espectro de cada termoplástico particular tal. El espectro de cada termoplástico es la medida de la capacidad de transmisión de un intervalo de longitudes de onda, tales como las longitudes de onda de láseres particulares, a través del termoplástico. El Atlas of Polymer and Plastic Analysis, Vol. 1, Polymers: Structures and Spectra, 2nd Edition, de Dieter O. Hummel, publicado por Carl Hanser Verlag, Alemania, 1982, (de aquí en adelante el Atlas) contiene tales espectros, para polímeros en un intervalo de longitudes de onda desde el fondo de los infrarrojos, 2,5 micrómetros, hasta el intervalo de las microondas, 50 micrómetros. Como se muestra en el Atlas, las bandas principales de transmisión y absorción para los termoplásticos típicos de polipropileno y poli(tereftalato de etileno) de los cepillos de dientes se muestran en la Tabla 1, más adelante.

TABLA 1 Longitudes de onda de transmisión/absorción del polipropileno y del poli(tereftalato de etileno)

1

Para comparación, también se muestran en la Tabla 1 láseres que tienen longitudes de onda dentro de los intervalos espectrales particulares que, o bien transmiten o bien absorben energía dentro de los intervalos de longitudes de onda mostrados en la Tabla 1. Por consiguiente, de acuerdo con la presente invención, a partir de los datos mostrados en la Tabla 1, un láser de CO transmitirá energía a través de tales termoplásticos hasta una soldadura interna en ellos, mientras que un láser de CO_{2} no lo hará.

Los dos intervalos de longitudes de onda particulares que, inesperadamente, se encontró que proporcionan este "efecto ventana", abarcan de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros dentro del infrarrojo cercano, y de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros dentro del espectro infrarrojo (IR). El método comprende seleccionar un primer componente termoplástico del cepillo de dientes libre de cualquier material, tal como un pigmento o tinte, capaz de absorber las longitudes de onda del efecto ventana, y seleccionar el otro componente termoplástico del cepillo de dientes que contiene un material, tal como un pigmento o tinte, capaz de absorber los tales de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 ó de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros de longitud de onda de energía láser; alinear los dos componentes en una relación estrechamente colindante para formar una junta; exponer la junta a un láser que genera tal haz de longitudes de onda, penetrando en el primer componente termoplástico; fundir de este modo una capa superficial del componente que contiene el material absorbente del láser en la junta; con una fusión concurrente de la capa superficial conlindante del primer componente, de tal modo que se forme una soldadura entre los dos componentes mientras las capas superficiales fundidas se enfrían.

En una realización alternativa del método de la presente invención, ambos componentes, tanto la cabeza como el mango del cepillo de dientes, están libres de cualquier material capaz de absorber de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros o de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros de longitud de onda de energía láser. En esta realización se ha encontrado, sorprendentemente, que estos componentes pueden ser unidos cuando se exponen brevemente a un haz de láser que tiene una longitud de onda de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros, o de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros, cuando se extiende una cantidad relativamente pequeña de tal material absorbente de longitudes de onda a través de la superficie colindante de uno de los componentes antes de la exposición a tal haz de láser. El uso de tal cantidad relativamente pequeña de tal material absorbente de longitudes de onda proporciona una junta entre los componentes, en la que el material absorbente de longitudes de onda particular no es perceptible fácilmente por el consumidor.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista en perspectiva longitudinal, que muestra un cepillo de dientes de la presente invención alrededor de un eje longitudinal, A-A, suyo.

La Fig. 2 es una ampliación de un segmento de la Fig. 1, que muestra el detalle de la junta en bisel entre la cabeza y el mango del cepillo de dientes; en la que la junta en bisel está en un ángulo de alrededor de 30 grados con respecto al eje longitudinal, A-A.

Descripción detallada de la invención

Refiriéndose ahora a la Fig. 1, una vista en perspectiva de un cepillo de dientes 10, fabricado por el método de la presente invención, que tiene un eje longitudinal A-A, en el que el cepillo de dientes tiene una cabeza 14, que se extiende desde un cuello 16, cuello que se extiende desde un mango 18. De acuerdo con la presente invención, la cabeza 14 está unida al mango 18, por una junta 20, de aquí en adelante denominada junta en bisel, junta que está localizada dentro del cuello 16. Como se muestra en la Fig. 2, una ampliación del cuello 16, parte de la Fig. 1, la junta en bisel 20 se forma emparejando extremos achaflanados o cortados, un extremo de la cabeza 14, parte, y uno del mango 18, parte. El ángulo del chaflán o bisel 22, es de 15 a 70 grados en relación al eje longitudinal del cepillo de dientes, A-A. Preferiblemente, el ángulo del bisel es de 15 a 30 grados, con el fin de maximizar el área superficial de la junta en bisel 20, para incrementar el área superficial de la soldadura resultante, para proporcionar una resistencia de unión incrementada y para reducir las concentraciones de tensión transversales al eje longitudinal, que pueden afectar de manera adversa a la flexibilidad deseada del cuello 16 del cepillo de dientes.

Se muestra un patrón de mechones de cerdas 24, que se extiende desde la cabeza 14; sin embargo, la presente invención no está limitada a ningún patrón de mechones de cerdas particular. Además, aunque las propias cerdas pueden insertarse en la cabeza 14, antes de unir la cabeza 14 al mango 18, se prefiere insertar las cerdas posteriormente a la unión de las cabezas a los mangos, para facilitar la fácil manipulación, posicionado y sostenimiento de la cabeza 14 en la posición de contacto íntimo con el mango 18, durante el procedimiento de soldadura por
láser.

La presente invención comprende formar previamente los componentes, la cabeza 14 y el mango 18 termoplásticos del cepillo de dientes, estando un componente libre de cualquier material, tal como un pigmento o tinte, capaz de absorber de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros, dentro del IR cercano, o de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros, dentro de la energía láser de longitudes de onda IR. Los componentes son unidos posicionando las superficies de las juntas en bisel 20 a unir en una relación colindante firme, íntima, usando medios convencionales, y después exponiendo la junta a un haz de láser a través del componente que está libre de cualquier material absorbente de láser tal, durante alrededor de 1 segundo o menos; teniendo el haz de láser una longitud de onda dentro de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros, o de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros. Además, la potencia del haz de láser debe ser de alrededor de 50 a alrededor de 400 vatios, preferiblemente de alrededor de 90 a alrededor de 250 vatios, y lo más preferiblemente de alrededor de 95 a alrededor de 120 vatios. La potencia del haz de láser se administra, preferiblemente, en una serie de pulsos cortos, de alrededor de 0,5 a alrededor de 1,5 milisegundos de duración, a una frecuencia de alrededor de 50 a alrededor de 150 pulsos por segundo (Hz). La energía contenida dentro de cada pulso puede ser de alrededor de 0,5 a alrededor de 3 julios, y puede variarse con el termoplástico particular que se una, por ejemplo, cuando se une polipropileno, se prefiere usar un pulso de alrededor de 1 milisegundo, a alrededor de 100 Hz. Además, la potencia dentro de cada pulso puede variarse de manera inversa al tiempo de exposición de las superficies soldadas con ellos, dentro de los límites definidos en la presente memoria, para minimizar el intervalo de tiempo de soldadura, a la vez de evitar una potencia excesiva que degrade el termoplástico que está siendo soldado y que puede causar un reblandecimiento excesivo de la junta, que puede causar, por su parte, una rebaba inaceptable por el consumidor.

Se prefiere hacer funcionar el láser en un modo de soldadura fijo, estático, y no en un modo de barrido a través del área de soldadura, para producir un calentamiento consistente, reducir el tiempo de producción y simplificar el sistema global de producción. Por consiguiente, el haz de láser debe cubrir, preferiblemente, la zona de soldadura entera, que, para un cuello de cepillo de dientes típico de alrededor de 5 mm de diámetro, es menor que 1 cm^{2} de área, considerando el área incrementada debido al ángulo de la junta en bisel.

Como se discutió anteriormente, se ha encontrado que láseres particulares, que tienen longitudes de onda de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros dentro del IR cercano, penetran en el material termoplástico típico del cepillo de dientes sin absorción o calentamiento significativos en él. Tales longitudes de onda de haces de láser serán absorbidas dentro de cualquier material absorbente de longitudes de onda entre alrededor de 0,7 y alrededor de 2,0 micrómetros, o entre alrededor de 4,0 y alrededor de 6,0 micrómetros contenido dentro del termoplástico del cepillo de dientes, incluyendo pigmentos y tintes convencionales, especialmente el negro. Los láseres que emiten tal haz de láser de longitud de onda cercana al IR, útiles en esta invención, incluyen láseres de estado sólido de itrio-aluminio-granate dopado con neodimio (de aquí en adelante, láseres YAG), diodos láser semiconductores de arseniuro de galio y aluminio y de fibra de vidrio dopada con erbio (de aquí en adelante, diodos láser). Los láseres que emiten tal haz de longitud de onda IR, útiles en esta invención, incluyen láseres de monóxido de carbono (CO), que emiten de alrededor de 5 a alrededor de 6 micrómetros de longitud de onda.

Unos láseres particularmente útiles en la presente invención son los láseres YAG que tienen una longitud de onda de alrededor de 1,06 micrómetros y diodos láser que tienen un intervalo de longitudes de onda de alrededor de 0,8 a alrededor de 0,95 micrómetros. Tales diodos láser están disponibles en Hughes Danbury Optical Systems, Danbury, Conn., 10810-7589, o en Industrial Microphotonics, St. Charles, Mo. 68801. Tales láseres YAG están disponibles en Lumonice Corporation, Industrial Products Division, Livonia, Mich. 48152-1016, bajo la designación comercial JK700.

Los láseres excimer, con longitudes de onda justo por debajo del intervalo del IR cercano, de alrededor de 0,193 a alrededor de 0,351 micrómetros, no están recomendados para el uso en la presente invención, debido al hecho de que tienden a reticular termopolímeros e incrementan su fragilidad. Tal degradación por reticulación causará una resistencia incrementada a la deformación, afectando a la capacidad del cepillo de dientes de ceder durante el cepillado, y puede dar como resultado la rotura del cepillo de dientes durante el uso.

Los materiales termoplásticos típicos de la construcción de cepillos de dientes útiles en la presente invención que transmiten una energía láser que tiene longitudes de onda de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros y/o de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros, sin absorber ninguna cantidad significativa de ella, incluyen, de manera general, termoplásticos rígidos con un módulo a la flexión de alrededor de 68.948 a alrededor de 241.316 N/cm^{2}, sin contener material ajeno que absorba energía de tal longitud de onda.

Preferiblemente, la cabeza 14 del cepillo de dientes se moldea a partir de diversos materiales termoplásticos menos rígidos, que tienen un módulo a la flexión de alrededor de 68.948 a alrededor de 137.896 N/cm^{2}, para reducir el trauma gingival asociado con una excesiva presión de cepillado por parte del usuario. Está disponible un polipropileno menos rígido preferido en Huntsman Corporation, Longview, Tex., 75608 bajo la designación comercial P5M5K-047, con un módulo a la flexión de alrededor de 48.272 N/cm^{2}. Otros materiales menos rígidos, más flexibles, útiles para la cabeza 14 del cepillo de dientes, incluyen elastómeros termoplásticos (TPE), uretano termoplástico (TPU), y acetato de etilenvinilo (EVA). Está disponible un TPE preferido, sustancialmente transparente, en Teknor Apex Company, Pawtucket, R.I. 02861, que se vende bajo la designación comercial de 96-E0807A-08NT WAT CLR.

Preferiblemente, el mango 18 del cepillo de dientes puede moldearse de diversos materiales flexiblemente resilientes, más rígidos que los seleccionados para la cabeza 14 del cepillo de dientes. Está disponible un polipropileno adecuado, con un módulo a la flexión de 148.953 N/cm^{2} por el método de ensayo ASTM D790, en Huntsman Corporation, Longview, Tex., 75603, bajo la designación comercial Huntsman Polypropylene P4G3Z-039. Otro polipropileno adecuado está disponible en Amoco Polymers, Inc., Alpharetta, Ga. 30202-3914, que se vende bajo la designación comercial 7635, con un módulo a la flexión de alrededor de 189.640 n/cm^{2}. Un mango de cepillo de dientes de tal material de 148.953 a 189.640 N/cm^{2} proporcionará una rigidez potenciada, para permitir al usuario controlar y manipular mejor la posición de la cabeza del cepillo de dientes durante el cepillado.

Unos termoplásticos "transparentes" alternativos, útiles bien en la cabeza 14 o bien en el mango 18, incluyen poliéster transparente, tal como poli(tereftalato de etileno) o un co-poliéster, tal como poliéster de poli(tereftalato de ciclohexilen- dimetileno) modificado con ácido (PCTA), o estireno acrilonitrilo (SAN), acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), poli(metacrilato de metilo) (PMMA) o un plástico celulósico, tal como propionato acetato de celulosa (CAP). Tales termoplásticos "transparentes", que transmiten tal longitud de onda de energía láser, son transparentes o de color natural, o pueden contener un pigmento o tinte también "transparente" a tales longitudes de onda, tal como rosa, verde y rojo translúcido.

En una realización alternativa de la presente invención, como se mencionó anteriormente, la cabeza 14 y el mango 18 termoplásticos del cepillo de dientes, formados previamente, los componentes que se unen, están, ambos, libres de cualquier material capaz de absorber de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros, o de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros de longitud de onda de energía láser; sin embargo, se extiende una capa o revestimiento de un material capaz de absorber tales longitudes de onda de energía láser sobre uno de los componentes a través de la junta en bisel 20, de tal modo que el haz de láser de longitud de onda de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros de longitud de onda, o de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros de longitud de onda, penetrará en el termoplástico y será absorbido por la capa de revestimiento, elevando la temperatura de la capa de revestimiento y, por conducción y radiación, calentando las superficies colindantes de la junta en bisel 20, hasta su fusión, para formar una soldadura. Se ha encontrado que alisar las superficies colindantes de la junta en bisel 20, tal como con un papel de lija muy fino, es decir, 1200 de grano, antes de aplicar la capa de revestimiento absorbente del láser, proporcionará juntas con una apariencia más limpia. Además, se ha encontrado que la cantidad de material absorbente de láser que forma el revestimiento es sorprendentemente pequeña, del orden de alrededor de 0,5 a alrededor de 3,0 microgramos, y preferiblemente de alrededor de 1,5 a alrededor de 2,0 microgramos de negro de carbón, que puede estar preferiblemente suspendido en un disolvente, tal como metanol o acetato de etilo. Tal pequeña cantidad de negro de carbón no será fácilmente apreciable por el consumidor después de que se complete el procedimiento de soldadura. Un negro de carbón particular que se ha encontrado útil en la presente invención está disponible en Plasticolors de Ashtabula, Ohio 44005, bajo la designación comercial Arilux New Moon Black.

En el método de la presente invención, es preferible sostener de manera firme las superficies de la junta en bisel 20, en alineación y en contacto íntimo, usando un accesorio de sujeción para mantener juntos la cabeza 14 y el mango 18 a lo largo de todo el proceso de unión. Tal accesorio de sujeción tiene preferiblemente un lado expuesto fabricado en un material "transparente" a una energía de longitud de onda de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros, o de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros, tal como Teflón PFA, de tal modo que los componentes del cepillo de dientes pueden ser sujetados con firmeza en todos los lados durante el proceso de unión, mientras el haz de láser pasa por los componentes del cepillo de dientes con una mínima pérdida de energía a través del lado "transparente" expuesto. La presión aplicada por el accesorio de sujeción para alinear y mantener las superficies de la junta en bisel 20 en íntimo contacto pueden variar de alrededor de 40 a alrededor de 70 kPa.

Con el fin de disminuir el intervalo de tiempo para soldar la cabeza 14 del cepillo de dientes al mango 18, y obtener un mejor control del proceso, el accesorio de sujeción que sujeta la cabeza 14 y el mango 18 puede ser calentado durante el procedimiento de unión por láser de la presente invención. Este calentamiento ayuda a proporcionar un acabado superficial liso alrededor de la junta en bisel 20, es decir, minimizando cualquier rebaba por alrededor. Para facilitar este calentamiento, el accesorio de sujeción distinto del de un lado "transparente" a una energía láser de longitud de onda de alrededor de 0,7 a alrededor de 2,0 micrómetros o de alrededor de 4,0 a alrededor de 6,0 micrómetros, puede ser labrado de metal para conducir fácilmente el calor, a la vez de proporcionar estabilidad dimensional. Preferiblemente, el metal es acero, que puede ser calentado por medios de calentamiento eléctrico convencionales. Dependiendo de los materiales termoplásticos particulares de la cabeza 14 y el mango 18 del cepillo de dientes que van a ser unidos, la temperatura del accesorio de sujeción puede ser desde alrededor de la temperatura ambiente hasta alrededor de 95 grados Celsius. Para cabezas y mangos de cepillos de dientes de polipropileno, se prefiere una temperatura de alrededor de 85 a alrededor de 95 grados Celsius, mientras que para cabezas y mangos de poliéster el intervalo de temperatura es, preferiblemente, desde la temperatura ambiente hasta 60 grados Celsius, dependiendo del poliéster particular.

Los componentes cabeza 14 y mango 18 del cepillo de dientes de la presente invención pueden formarse previamente por tecnología de moldeo por inyección convencional, tecnología que es bien conocida en la técnica. Por ejemplo, de acuerdo con la presente invención, la cabeza 14 y el mango 18 pueden ser, cada uno, moldeados por inyección en una única etapa.

Las cerdas del cepillo de dientes pueden ser implantadas en la cabeza 14 del cepillo de dientes antes o después de unir las cabezas a los mangos, usando bien tecnología de grapado típica o usando tecnología no de grapado más moderna, como se describe en las Patentes U.S. 4.635.313, 4.637.660, 4.954.305, 5.045.267, 5.609.890, 5.390.984, 5.533.791 y 5.823.633. Tal tecnología no de grapado implica procedimientos en los que los mechones de cerdas 24 son fusionados en la cabeza 14 del cepillo de dientes, calentando tanto los mechones de cerdas 24 como la cabeza 14 del cepillo de dientes, que son entonces llevados a un proceso de fusión; o, en los que los extremos de los mechones de cerdas 24 son posicionados previamente en el molde de inyección antes de la introducción del material del cepillo de dientes, material del cepillo de dientes que es posteriormente inyectado alrededor de los extremos de los mechones de cerdas 24, encerrando los mechones de cerdas 24 en su lugar en la cabeza 14 del cepillo de dientes, en otro procedimiento no de grapado.

Claims (22)

1. Un método de soldar una cabeza de cepillo de dientes termoplástica formada previamente y un mango de cepillo de dientes termoplástico formado previamente, que comprende (a) seleccionar una cabeza de cepillo de dientes que transmite energía de longitud de onda de 4,0 a 6,0 micrómetros a través de ella; (b) seleccionar un mango de cepillo de dientes que contiene un material absorbente de energía de longitud de onda de 4,0 a 6,0 micrómetros; (c) alinear las superficies respectivas de los extremos de la cabeza y el mango hasta poner en contacto estrechamente una con otra para formar una junta; (d) exponer la junta a un haz de láser con una energía de 4,0 a 6,0 micrómetros de longitud de onda, de 50 a 400 vatios de potencia de salida, en una serie de pulsos de 0,5 a 1,5 milisegundos de duración, haz de láser que es capaz de penetrar en la cabeza del cepillo de dientes y contactar con la junta; por lo cual, la energía del haz de láser es absorbida en la superficie del mango del cepillo de dientes en la junta por el material absorbente de energía en ella, causando que las superficies de la cabeza y del mango del cepillo de dientes alrededor de la junta se fundan y fusionen conjuntamente.

2. Un método de soldar una cabeza de cepillo de dientes termoplástica formada previamente y un mango de cepillo de dientes termoplástico formado previamente, que comprende (a) seleccionar un mango de cepillo de dientes que transmite energía de longitud de onda de 4,0 a 6,0 micrómetros a través de ella; (b) seleccionar una cabeza de cepillo de dientes que contiene un material absorbente de energía de longitud de onda de 4,0 a 6,0 micrómetros; (c) alinear las superficies respectivas de los extremos de la cabeza y el mango hasta poner en contacto estrechamente una con otra para formar una junta; (d) exponer la junta a un haz de láser con una energía de 4,0 a 6,0 micrómetros de longitud de onda, de 50 a 400 vatios de potencia de salida, en una serie de pulsos de 0,5 a 1,5 milisegundos de duración, haz de láser que es capaz de penetrar en el mango del cepillo de dientes y contactar con la junta; por lo cual, la energía del haz de láser es absorbida en la superficie de la cabeza del cepillo de dientes en la junta por el material absorbente de energía en ella, causando que las superficies de la cabeza y del mango del cepillo de dientes alrededor de la junta se fundan y fusionen conjuntamente.

3. Un método de soldar una cabeza de cepillo de dientes termoplástica formada previamente y un mango de cepillo de dientes termoplástico formado previamente, que comprende (a) seleccionar tanto una cabeza como un mango de cepillo de dientes que transmiten, ambos, energía de longitud de onda de 4,0 a 6,0 micrómetros a través de ellos; (b) formar una capa de revestimiento de un material absorbente de energía de longitud de onda de 4,0 a 6,0 micrómetros en una de las superficies respectivas de los extremos de la cabeza o el mango a unir; (c) alinear las superficies respectivas de los extremos de la cabeza y el mango hasta poner en contacto estrechamente una con otra para formar una junta; (d) exponer la junta a un haz de láser con una energía de 4,0 a 6,0 micrómetros de longitud de onda, de 50 a 400 vatios de potencia de salida, en una serie de pulsos de 0,5 a 1,5 milisegundos de duración, haz de láser que es capaz de penetrar en la cabeza o el mango del cepillo de dientes para contactar con el revestimiento; por lo cual, la energía del haz de láser es absorbida por el material absorbente de energía en el revestimiento, causando que las superficies de la cabeza y el mango del cepillo de dientes alrededor de la junta se fundan y fusionen conjuntamente.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la junta formada entre la cabeza y el mango se achaflana a un ángulo de bisel de 70 grados a 15 grados respecto al eje longitudinal del cepillo de dientes.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la junta formada entre la cabeza y el mango se achaflana a un ángulo de bisel de 30 grados a 15 grados respecto al eje longitudinal del cepillo de dientes.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la potencia de salida del haz de láser es de alrededor de 50 a alrededor de 400 vatios.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la potencia de salida del haz de láser es de alrededor de 90 a alrededor de 250 vatios.

8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la potencia de salida del haz de láser es de alrededor de 95 a alrededor de 120 vatios.

9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que el haz de láser se hace funcionar en un modo de soldadura estático que cubre el área entera de la junta que se suelda.

10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que el láser es un láser de itrio-aluminio-granate dopado con neodimio.

11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que el láser es un diodo láser semiconductor de arseniuro de galio y aluminio.

12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que el láser es un láser de CO.

13. El método de la reivindicación 3, en el que la junta formada entre la cabeza y el mango formados previamente se alisa antes de aplicar el revestimiento.

14. El método de la reivindicación 3, en el que la cantidad de material absorbente de energía en el revestimiento es de alrededor de 0,5 a alrededor de 3,0 microgramos.

15. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que el material absorbente de energía es un pigmento o un tinte.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el material absorbente de energía es negro de carbón.

17. El método de la reivindicación 3, en el que el material absorbente de energía en el revestimiento se suspende en un disolvente.

18. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-17, en el que la cabeza y el mango que se unen se sostienen en un accesorio de sujeción calentado.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el accesorio de sujeción calentado se calienta a una temperatura desde alrededor de la temperatura ambiente hasta alrededor de 95 grados Celsius.

20. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-19, en el que la cabeza y el mango son de materiales diferentes, materiales diferentes que tienen diferentes módulos a la flexión.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el módulo a la flexión de la cabeza es de alrededor de 68.948 N/cm^{2} a alrededor de 137.896 N/cm^{2} y el módulo a la flexión del mango es de alrededor de 137.896 N/cm^{2} a alrededor de 241.316 N/cm^{2}.

22. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-21, en el que la cabeza y el mango son de colores diferentes.