MX2014006103A - Mango de cepillo dental que tiene una cavidad interna. - Google Patents

Abstract

Un mango de cepillo dental que comprende un extremo terminal, un extremo conector, una superficie externa, una cavidad interna y un eje longitudinal. La cavidad interna tiene una superficie que define un área en sección transversal. La superficie interna tiene al menos un área mayor en sección transversal, bordeada por dos áreas menores en sección transversal, a lo largo del eje longitudinal, o un área menor en sección transversal, bordeada por dos áreas mayores en sección transversal a lo largo del eje longitudinal. La superficie externa define un área en sección transversal de la superficie externa. Se forma una pared desde la superficie de la cavidad externa hasta la superficie de la cavidad interna. El mango de cepillo dental comprende un solo componente unitario. La diferencia entre el área en sección transversal de la superficie externa y el área en sección transversal de la superficie de la cavidad interna varía en menos del 25 % a lo largo de al menos 50 % de la longitud del mango de cepillo a lo largo del eje longitudinal.

Description

MANGO DE CEPILLO DENTAL QUE TIENE UNA CAVIDAD INTERNA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a mangos de cepillo dental, los mangos tienen una cavidad interna.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los cepillos dentales se fabrican, típicamente, con el uso de un proceso de moldeo por inyección. Este proceso de moldeo por inyección se caracteriza por suministrar un molde con la forma del cepillo dental e inyectar plástico fundido a través de una tobera de canal caliente dentro del molde. Después, el cepillo se enfría y expulsa del molde. Por ejemplo, la patente de los EE. UU. núm. 5,845,358 muestra un cepillo dental fabricado mediante moldeo por inyección. Una de las limitaciones de los procesos de moldeo por inyección convencionales es que los mangos de diámetro grande, y especialmente, los mangos grandes con una variación significativa en el área en sección transversal donde el área en sección transversal aumenta y disminuye a lo largo de la longitud o eje principal del cepillo, no pueden producirse de manera eficaz, debido al costo del material aumentado y los tiempos de enfriamiento extendidos, que son resultado de la masa aumentada de material usado. Una segunda limitación significativa del moldeo por inyección convencional es que este necesita múltiples etapas, múltiples toberas de inyección y múltiples cavidades o conjuntos de cavidades para fabricar un cepillo de múltiples componentes.

Los cepillos dentales con diámetros de mango aumentados suministran ventajas significativas, por ejemplo, pueden suministrar un área de agarre aumentada a los niños, aumentando la capacidad de manejar y usar cepillos dentales de los niños; además, las personas con discapacidades, tal como la artritis, algunas veces tienen dificultad para manejar los cepillos dentales debido a la dificultad para flexionar las articulaciones de sus manos. Estas dificultades se alivian considerablemente por medio de cepillos dentales que tienen diámetros de mango aumentados. Además, los mangos de sección transversal mayor de los cepillos dentales son mejores para el usuario desde un enfoque ergonómico.

Los cepillos dentales que tienen regiones de fricción alta y/o medición de durómetro baja de un segundo material en la superficie externa, suministran, además, ventajas importantes para el agarre. Los materiales de medición de durómetro baja, tales como aquellos materiales cuya dureza medida es menor que aproximadamente 90 en la escala Shore A, suministran ventajas en el agarre al deformarse bajo el intervalo de fuerzas de agarre cómodas. La deformación ayuda a sostener uniformemente el cepillo en su lugar en la mano, y además, suministra una realimentación agradable al tacto. Añadir superficies de agarre de fricción alta reduce directamente la fuerza de opresión necesaria para mantener una orientación estable de las cerdas del cepillo durante el uso. Sin embargo, debido a su resistencia baja, los cepillos dentales fabricados íntegramente de material de fricción alta y medición de durómetro baja tienen poca probabilidad de mostrar la resistencia a la flexión necesaria para suministrar la fuerza adecuada al cepillo, en un estilo de agarre convencional. Los elastómeros termoplásticos (TPE) en el intervalo de dureza de Shore A 20 - 90 son el segundo, tercero o siguiente material común usado para mejorar el agarre en cepillos dentales y otros artículos para el cuidado personal.

Las variaciones de área en sección transversal, que incluyen áreas en sección transversal tanto mayores como menores, a lo largo de la longitud o eje principal del cepillo, ayudan al usuario a agarrar y manejar el cepillo durante el uso, cuando debe moverse rápidamente mientras puede estar, además, mojado o resbaloso. Adicionalmente, los materiales que mantienen un coeficiente más alto de fricción cuando están mojados, que incluyen los TPE en el intervalo de dureza mencionado anteriormente, pueden ayudar en situaciones de agarre en mojado.

En un intento por superar las dificultades relacionadas con el uso de moldeo por inyección para producir mangos de cepillo dental que tienen diámetros aumentados, se ha sugerido producir mangos de cepillo dental que tienen un cuerpo hueco. Por ejemplo, las patentes europeas EP 0 668 140 y EP 0 721 832 describen el uso de tecnología asistida por aire o asistida por gas para fabricar cepillos dentales que tienen mangos de sección transversal grande huecos. En el proceso que se describe, se inyecta plástico fundido cerca de la base del mango de cepillo dental, en donde se inserta, posteriormente, una aguja caliente dentro del plástico fundido para soplar gas dentro del plástico fundido que, después, se expande hacia las paredes del molde de inyección. De manera similar, la patente de los EE. UU. núm. 6,818,174 B2 sugiere inyectar una cantidad predeterminada de plástico fundido dentro de la cavidad para llenar solo parcialmente la cavidad del molde, y posteriormente, inyectar un gas a través de un puerto para inyección de gas formado dentro del molde de inyección, para forzar que el plástico fundido entre en contacto con las paredes de la cavidad del molde. Estos procesos de moldeo por inyección, que usan inyección de aire adicional, tienen una dificultad importante al formar cuerpos de mango hueco con un grosor de pared prácticamente uniforme, y por lo tanto, es limitado el potencial de optimización de un mango para una función ergonómica máxima con un peso de material mínimo y eficacia de fabricación. Un inconveniente adicional de estos procesos de moldeo por inyección es la creación de un orificio de ventilación para el gas. La patente europea EP 0 668 140 suministra una posible solución a este problema, mediante el uso de un pasador de inyección móvil para crear una parte sellada, sin embargo, la integridad de este sello bajo las presiones del moldeo por inyección creadas en el segundo disparo es muy sensible a las condiciones de procesamiento, y puede no dar como resultado una parte sellada confiable. El orificio de ventilación se forma en la interfaz del plástico fundido y el gas a presión alta (y no mediante el acero del molde) y, por lo tanto, no puede fabricarse como era de esperar o con presión alta. Un inconveniente de los cepillos dentales de mango hueco, fabricados con el uso de moldeo por inyección asistido por gas, se refiere a la aplicación o instalación de un segundo, tercer o siguiente material al cepillo dental mediante moldeo por inyección, o sobremoldeo, donde el material sobremoldeado puede meterse, en el proceso de sellar el respiradero de gas necesario, prácticamente dentro del espacio vacío creado en la primera etapa de inyección de gas, ya que no hay nada que lo detenga además de la fricción y la presión casi atmosférica dentro del vacío. La patente europea EP 0 721 832 ilustra este efecto a detalle. Si bien puede seguir siendo una parte aceptable cosméticamente, evita el uso de dispositivos limitantes de tamaño pequeño, tales como puertas de válvula, y puede aumentar significativemente el costo de la parte. El moldeo por inyección asistido por gas, prácticamente, no reduce la presión de inyección o energía de fusión necesaria para formar un artículo de plástico, y la mayor parte de la técnica anterior de moldeo por inyección asistido por gas reivindica un volumen vacío que es solamente de 10 a 50 % del volumen total de la parte, y más frecuentemente de 10 a 25 % del volumen total de la parte.

Un método convencional para crear mangos de cepillo dental que tienen secciones transversales aumentadas, tales como mangos de cepillo dental electromecánico, es fabricar partes distintas del mango, separadamente, con el uso de moldeo por inyección, después, ensamblar estas partes ya sea en una etapa de moldeo sin inyección, o en una siguiente etapa de moldeo por inyección, o más frecuentemente, alguna combinación de las dos, en donde las distintas partes de la primera etapa o etapas se insertan dentro de un primer molde de inyección y se inyecta uno o más materiales adicionales alrededor de ellos, creando un cuerpo vacío a partir de múltiples partes. Este método de fabricación sigue teniendo los siguientes inconvenientes: necesita la fusión completa del plástico, presiones altas y el equipo relacionado que involucra el moldeo por inyección, y adicionalmente, puede tener un costo añadido de mano de obra relacionado tanto con el ensamblaje en el molde como fuera del molde de las partes del mango moldeadas por separado. El uso de moldeo por inyección para crear múltiples partes distintas tiene, además, la desventaja de que cada parte no debe contener ningún rebaje importante del cual el núcleo de molde, que forma una superficie cóncava de la parte moldeada por inyección, no pueda extraerse de la parte después del moldeado. Además, los núcleos de molde deben contener, típicamente, algún mecanismo para enfriar o retirar el calor, típicamente materializado como un canal interno a través del cual se hace pasar agua helada, y por lo tanto, sería difícil o imposible fabricar una geometría interna para la mayoría de los cepillos dentales manuales que pueden tener diámetros menores que 10 mm y longitudes mayores que 150 mm. La falta de rebajes en las partes distintas, en combinación con la longitud y diámetro de los núcleos requeridos para fabricar partes de mango sin rebaje, en combinación con el deseo de múltiples áreas de variación en el área en sección transversal de un mango de cepillo dental, necesitaría, por lo tanto, que cualquier mango ensamblado por separado tenga múltiples superficies de empalme, que necesitarían, preferentemente, sellos para mantener las barreras contra la humedad y residuos, aun después del tiempo de uso y el uso repetido.

La instalación de materiales suaves al tacto o secundarios en los artículos moldeados vacíos puede hacerse mediante otros medios, tales como soldadura, encolado o el uso de la flexibilidad del material suave al tacto para agarrarse por sí mismo a un rebaje premoldeado en el artículo principal. Sin embargo, todos estos métodos tienen desventajas en la adhesión a largo plazo, especialmente, a termoplásticos con superficies menos activas fabricadas a partir de materiales tales como polipropilenos. Los artículos fabricados a partir de múltiples componentes, que deben usarse en circunstancias y ambientes impredecibles, tal como los cuartos de baño de los consumidores, necesariamente deben construirse de manera más robusta que, por ejemplo, los artículos o envases desechables.

Particularmente, los cepillos dentales electromecánicos son susceptibles a tener problemas de ensamblaje, ya que son necesariamente vacíos con el fin de incluir las baterías, motores y conexiones eléctricas y componentes de accionamiento relacionados, que deben colocarse todos dentro con algún grado de precisión. Para evitar los problemas y costos de la soldadura de partes de plástico entre sí, y las múltiples etapas de ensamblaje de una carcaza externa sellada, se propone moldear por soplado el mango de cepillos dentales electromecánicos. En el ensamblaje de un cepillo dental electromecánico moldeado por soplado es necesario dejar la porción del mango moldeada por soplado abierta en al menos un extremo para acomodar el motor, baterías, y los componentes del sistema de accionamiento. En este proceso, el diámetro mínimo de al menos una abertura hacia el mango moldeado por soplado debe superar la dimensión lineal más corta de cada componente que se insertará. Esta abertura grande sería un inconveniente en un mango no electromecánico, que no necesita alojar una entrada de componente interno, y necesitaría una segunda parte o tapa excesivamente grande para evitar el ingreso y recolección de agua, pasta, saliva y otros residuos del uso convencional. Esta abertura excesivamente grande, si se ubica cerca del cabezal, interferiría sustancialmente con el uso ergonómico del cepillo. Las limitaciones adicionales de la geometría en la superficie interior de la cavidad, por ejemplo, para ubicar motores, alojamientos, baterías, etc. que deben ubicarse adentro con precisión de manera que se fijen rígidamente, además, será perjudicial para el proceso completo de moldeo por soplado, ya que la mayor parte de la superficie de la cavidad interna de una parte moldeada por soplado no puede definirse directamente mediante acero u otro material de molde en las superficies del molde, y en cambio, se define indirectamente mediante el acero u otro material de molde sobre la superficie externa del mango combinado con el grosor de pared del parisón, la presión de soplado y la relación de estiramiento de la parte final al grosor original del parisón o preforma. Las limitaciones de estas variables de proceso limitarán, necesariamente, las eficacias de fabricación.

Para acomodar la activación de los componentes eléctricos mediante un botón estándar o interruptor mecánico, al menos alguna porción de un mango electromecánico de cepillo dental moldeado por soplado debe fabricarse lo suficientemente delgado para que se flexione sustancialmente bajo la presión de un dedo o la opresión de la mano. Esta estructura de pared delgada o estructura de pared de película requiere, necesariamente, algún mecanismo de fortalecimiento para garantizar la durabilidad y rigidez bajo las condiciones de uso. Puede usarse un bastidor o casquete interno, como se describe en la patente núm. WO 2004/077996, para suministrar este mecanismo de fortalecimiento en un cepillo dental electromecánico, pero sería un inconveniente para un cepillo manual, que no necesita componentes adicionales para funcionar adecuadamente, en costo y complejidad adicional y partes que soportan cargas adicionales. Además, debido a la naturaleza lineal del motor, fuente de poder, y unidad de impulsión de los cepillos dentales electromecánicos, existen mínimas o ninguna variación del área en sección transversal de la cavidad interna; por lo tanto, las paredes de la cavidad interna suministran soporte mecánico a los componentes internos para reducir o eliminar el movimiento o desplazamiento no deseado.

Un mango de cepillo dental electromecánico, fabricado mediante moldeo por soplado o moldeo por inyección, se fabrica, típicamente, con una abertura en cualquier extremo: En un extremo distal hay, típicamente, una abertura para alojar el traslado mecánico de energía a través de un mecanismo de impulsión al cabezal del cepillo dental, y en un extremo proximal hay, típicamente, una abertura para alojar la inserción de componentes durante la fabricación, y posiblemente, además, la inserción o remoción de la batería por el usuario. Esta segunda abertura sería innecesaria para un cepillo dental manual, y crearía inconvenientes por la necesidad de sellos y sujetadores mecánicos adicionales. En algunos procesos de moldeo por soplado, la formación de aberturas en los extremos distal y proximal de la parte moldeada son intrínsecos del proceso, y beneficiarían la formación de un mango de dos extremos abiertos, pero no sería necesario para un mango de cepillo dental manual.

Estas son las muchas ventajas para fabricar mangos de cepillo dental de peso total más ligero, a pesar de la sección transversal o los cambios de tamaño. Los mangos más ligeros pueden suministrar una realimentación más agradable al tacto de las fuerzas transmitidas a partir de los dientes, a través de las fibras, el cabezal, el mango, hasta la mano durante el cepillado. Los mangos de cepillo dental más ligeros, además, se transportarían en lotes con mayor eficacia desde los centros de fabricación a los centros de venta al menudeo donde son adquiridos por los usuarios. Para reducir el peso mientras se mantiene la rigidez, algunos mangos de cepillo dental se fabrican de bambú o madera balsa, sin embargo, estos materiales tienen desventajas porque no pueden transformarse fácilmente en formas tridimensionales complejas que pueden agarrarse cómodamente. Además, estos materiales son anisótropos, lo que significa que tienen un módulo elástico y un límite de elasticidad o resistencias finales que varían con la dirección de la carga aplicada. Los compuestos de fibra de carbono y los plásticos con fibra de vidrio moldeados por inyección son otros ejemplos comunes de materiales anisótropos que pueden usarse para fabricar cepillos dentales más ligeros y fuertes. Los artículos fabricados a partir de estos materiales deben, por lo tanto, formarse con su eje más fuerte o 'grano' prácticamente alineado con el eje principal del artículo, con el fin de resistir la fractura durante las fuerzas de flexión comunes del uso. Tanto los compuestos de fibra de carbono como los termoplásticos con fibra de vidrio tienden, además, a fallar de manera quebradiza, con poca ductilidad. Este tipo de falla es indeseable en un dispositivo que se coloca en la boca. Además, estos materiales no contienen intrínsecamente todas las propiedades necesarias para crear un peso ligero, resistencia a la flexión, tacto suave y agarre de fricción alta. Esto crea una etapa extra necesaria en la preparación del material antes de la formación o maquinado. Este alineamiento del grano puede presentar, además, una desventaja específica de las maderas en general, en donde es más probable que ocurra la presentación de astillas de material en la dirección alineada a las fuerzas típicas aplicadas por la mano durante el cepillado.

Para fabricar mangos de cepillo dental más ligeros, sin contar con materiales anisótropos tales como maderas, los artículos pueden fabricarse más ligeros mediante el uso de materiales no homogéneos pero isótropos, tales como plásticos en espuma. Los plásticos en espuma presentan la ventaja de que pueden ofrecer una relación de resistencia a peso más alta que los plásticos sólidos, sin importar la orientación del material. Sin embargo, el ahorro en peso total posible con los plásticos en espuma puede ser limitado, ya que las burbujas dentro del plástico que crean el ahorro en peso crean, además, concentraciones de esfuerzo que reducirán seriamente la resistencia a la tensión y, además, reducirán seriamente la ductilidad previa a la falla. Si bien los plásticos en espuma pueden suministrar una importante resistencia a la compresión (y se usan exactamente para este propósito en aplicaciones tales como materiales de envasado donde el peso del material combinado con la resistencia a la fuerza de compresión es un asunto crítico) la debilidad ante la tensión afecta seriamente la resistencia a la flexión y evita que los plásticos en espuma uniforme sirvan como elementos portadores de carga en artículos que deben mantener la resistencia, rigidez y ductilidad al flexionarse durante el uso normal.

Resulta familiar para aquellos con experiencia en la materia el uso de moldeo por soplado y extrusión para crear artículos ligeros de mano, de un solo componente o un solo material, tales como juguetes para niños, tales como bates de plástico o palos de golf huecos, o cualquier artículo grande de plástico que se beneficie de ser de peso más ligero. Si bien estos artículos pueden ser tanto rígidos como fuertes al flexionarse, tienen, además, generalmente, inconvenientes que limitarían su uso general en dispositivos médicos semidurables de Clase I, tales como cepillos dentales. Primero, estos artículos contienen, típicamente, una rebaba significativa a lo largo de las líneas de separación, o en cualquier lugar en donde el parisón es de mayor área en sección transversal de lo que es la cavidad en la que se sopla. En estos lugares, el parisón se pliega dentro de la cavidad o es empujado hacia afuera en la línea de la parte de cavidad, y se crea una rebaba importante. Segundo, la mayoría de artículos contiene un vestigio significativo del soplado en forma de un agujero, que puede formarse de manera exacta o inexacta. Este vestigio puede asumirse como un defecto significativo en un dispositivo médico de Clase I, que debe prohibir la fisura o la entrada de contaminantes a un interior hueco que no drena eficazmente. Tercero, el tamaño relativo de estos artículos es mayor en comparación con el tamaño de estos defectos, y el funcionamiento global de los artículos no se afecta seriamente por estos defectos. En muchos casos, el tamaño del propio artículo hace que el proceso de fabricación sea más fácil, con respecto a la minimización de defectos. No es un desafío moldear por soplado y extrusión artículos, envases o botellas en el intervalo común de tamaño de mangos de cepillo dental manual, si el grosor de pared de plástico puede minimizarse en proporción con la sección transversal general. Estos artículos existen en forma de tubos o botellas pequeños, típicamente, oprimibles, que de hecho, se benefician de tener una pared muy delgada, deformable que permite despachar los contenidos internos, pero que los hace, además, inútiles, o significativamente inferiores como cepillos dentales.

Además se conocen los mangos moldeados por soplado y extrusión/inyección de artículos de consumo semidurables de un solo componente, tales como plumeros y despachadores de cinta, pero nuevamente, estos artículos no cumplirían con los criterios para los dispositivos médicos semidurables de Clase I, específicamente, con respecto al sellado del orificio de soplado necesario, contra el ingreso de agua u otra contaminación, y en el caso del moldeo por soplado y extrusión, en la aparición de rebaba sobre los artículos, en áreas que entrarían directamente en contacto o irían dentro de la boca. Estos artículos pueden ser, además, quebradizos, y cuando se aplica mucha fuerza, pueden romperse o quebrarse repentinamente y sin ductilidad, lo que produce bordes afilados, y los hace inútiles para usarse en la cavidad bucal.

Los envases de múltiples componentes moldeados por soplado, tales como botellas de agua, son conocidos por aquellas personas con experiencia en la materia. En estas modalidades, las botellas lisas moldeadas por soplado son provistas de superficies de fricción alta, agradables al tacto, mediante el uso de una técnica de rotulado dentro del molde, donde los rótulos texturados, previamente moldeados por inyección, se colocan dentro de las cavidades del molde antes de introducir y soplar el parisón de plástico extrudido semifundido. Si bien estos artículos suministran la ventaja de una superficie de agarre grande que se mejora con la adición de una superficie texturada de fricción alta, estos son por naturaleza envases altamente deformables u oprimibles diseñados para el almacenamiento y despacho de líquidos, y servirían deficientemente como cepillos dentales.

Se ha propuesto, además, fabricar cepillos dentales manuales mediante el moldeo por soplado, y de hecho, no sería un desafío el moldeo por soplado y extrusión, el moldeo por soplado e inyección, o aun el moldeo por soplado, estiramiento e inyección de este artículo en la forma y tamaño general de un cepillo dental o mango de cepillo dental, sin embargo, ninguna descripción existente en la materia anterior aborda los problemas de: Resistencia a la flexión, rigidez a la flexión, rigidez general, mitigación de rebaba u otros defectos afilados, variaciones de área en sección transversal y rebajes, y obstrucción o sellado del vestigio de orificio para soplado. Cualquiera de estos defectos en un cepillo dental o mango de cepillo dental moldeado por soplado afectaría seriamente la utilidad del artículo, y por lo tanto, se necesitan mejoras para hacer posible un artículo hueco, con un ahorro maximizado de material mediante un grosor de pared uniforme, que es adecuadamente fuerte y rígido a la flexión sin romperse durante el uso, y no filtra o presenta defectos incómodos para el usuario.

En vista de estos inconvenientes de la materia anterior, es un objetivo de la presente invención suministrar un cepillo dental o mango de cepillo dental mejorado, que tenga una cavidad interna, que evite los inconvenientes de la materia anterior.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN Se suministra un mango de cepillo dental que comprende un extremo terminal, un extremo conector, una superficie externa, un cavidad interna y un eje longitudinal; la cavidad interna tiene una superficie que define un área en sección transversal; en donde la cavidad interna tiene al menos un área mayor en sección transversal, bordeada por dos áreas menores en sección transversal, a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental; o un área menor en sección transversal, bordeada por dos áreas mayores en sección transversal a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental; la superficie externa define un área en sección transversal de la superficie externa; una pared formada a partir de la superficie de la cavidad externa y la superficie de la cavidad interna; y el mango de cepillo dental comprende un solo componente unitario, en donde la diferencia entre el área en sección transversal de la superficie externa y el área en sección transversal de la superficie de la cavidad interna varía de menos del 25 % hasta al menos 50 % de la longitud del mango de cepillo dental a lo largo del eje longitudinal.

Se suministra un mango de cepillo dental que comprende un extremo terminal, un extremo conector, una superficie externa, una cavidad interna y un eje longitudinal; la cavidad interna tiene una superficie que define un área en sección transversal; en donde la cavidad interna tiene al menos un área mayor en sección transversal, bordeada por dos áreas menores en sección transversal, a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental; o un área menor en sección transversal, bordeada por dos áreas mayores en sección transversal a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental; la superficie externa define un área en sección transversal de la superficie externa; una pared formada a partir de la superficie de la cavidad externa y la superficie de la cavidad interna; el mango de cepillo dental comprende un solo componente unitario; y en donde el mango de cepillo dental comprende dos o más capas de material.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista en perspectiva de un mango de cepillo dental de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 1A es una vista en sección transversal de la Figura 1 a lo largo de la línea de sección 1A, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 1 B es una vista en sección transversal de la Figura 1 a lo largo de la línea de sección 1 B, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 2 es una vista en perspectiva de un mango de cepillo dental, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 3 es una vista en perspectiva de un mango de cepillo dental, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 4 es una vista en perspectiva de un mango de cepillo dental, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 5 es una vista en perspectiva de un mango de cepillo dental, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 6 es una vista en perspectiva de un mango de cepillo dental, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 6A es una vista en sección transversal de la Figura 6 a lo largo de la línea de sección 6A, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 7 es una vista en perspectiva de un cepillo dental, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 7A es una vista en sección transversal de la Figura 7 a lo largo de la línea de sección 7A, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 8 es una vista en perspectiva de un mango de cepillo dental, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 8A es una vista en sección transversal de la Figura 8 a lo largo de la línea de sección 8A, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 9 es una vista en perspectiva de un mango de cepillo dental, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 9A es una vista en sección transversal de la Figura 9 a lo largo de la línea de sección 9A, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 10 es una vista en perspectiva de un mango de cepillo dental de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 10A es una vista en sección transversal de la Figura 10 a lo largo de la línea de sección 10A, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 11 es una vista en perspectiva de un mango de cepillo dental, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 11A es una vista en sección transversal de la Figura 1 1 a lo largo de la línea de sección 11 A, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

La Figura 12 es una representación diagramática de un método de análisis.

La Figura 13 es una representación diagramática de un método de análisis.

La Figura 14 es una tabla que ilustra la deflexión a la flexión en comparación con la gravedad específica.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a artículos para el cuidado personal, los artículos tienen una cavidad interna, tal como un mango de cepillo dental unitario de un solo componente que puede tener diferentes colores, formas y decoraciones de superficie en la cavidad interna y/o en la superficie externa. El mango de cepillo dental puede fabricarse en una sola etapa de moldeo. La cavidad interna varía de área en sección transversal a lo largo de la longitud del cepillo dental, en donde la cavidad interna es prácticamente abierta, en comparación con un material de espuma de celda abierta o cerrada. El mango de cepillo dental es una pieza unitaria, pero puede incluir elementos no estructurales separados, tales como rótulos, estructuras de agarre, etc. En ciertas modalidades, la cavidad interna se sella sin abrirse a la superficie externa del mango de cepillo dental. En ciertas modalidades, el mango de cepillo dental unitario está comprendido por regiones distintas de materiales diferentes, que se unen intrínsecamente o químicamente entre sí como parte del proceso de fabricación.

Los artículos para el cuidado personal son elementos usados para almacenar, despachar, aplicar o suministrar beneficios al cuidado de la salud personal, belleza, acicalamiento, u otro cuidado, mantenimiento, mejora o perfeccionamiento del cuerpo o del sistema biológico humano de un consumidor. Los ejemplos de los artículos para el cuidado personal incluyen, pero no se limitan a, cepillos dentales, mangos de cepillo dental, rasuradoras, mangos de rasuradoras, mangos de esponja, mangos de aspirador, aplicadores de maquillaje o agentes para el cuidado de la belleza, aplicadores para el cuidado de la piel, aplicadores para la higiene femenina, aplicadores para el cuidado del cabello, aplicadores de colorante para el cabello, o artículos para el cuidado del cabello.

La Figura 1 muestra una modalidad de un artículo para el cuidado personal, un mango de cepillo dental 10, el mango tiene un extremo terminal 12 y un extremo conector 14. El mango de cepillo dental 10 puede formarse de manera unitaria como una sola pieza y comprender una cavidad interna 30 y una superficie externa 50, en donde la superficie externa del mango 50 varía de área en sección transversal (OSCA), que es el área total de la sección transversal, según se define por la superficie externa 50, a lo largo del eje longitudinal L del mango 10, como se muestra en la Fig. 1 A; en esta modalidad, el mango 10 tiene, prácticamente, una forma de reloj de arena. La cavidad interna 30 tiene una superficie de cavidad interna 32, en donde la superficie de cavidad interna 32 varía de área en sección transversal (ICCA) a lo largo del eje longitudinal L del mango. Como muestra la Figura 1 , en ciertas modalidades, la cavidad interna 30 del mango 10 tiene una o más áreas mayores en sección transversal ICCAG bordeadas a lo largo del eje longitudinal L del mango 10 por áreas menores en sección transversal ICCAU, ICCAL2 que tienen un área menor que el área mayor en sección transversal ICCAG- La cavidad interna 30 de un mango 10 puede tener, además, un área menor en sección transversal ICCAL bordeada a lo largo del eje longitudinal L del mango 10 por áreas mayores en sección transversal ICCAGL ICCAGI que tienen un área mayor que el área menor en sección transversal ICCAL- Además, como se muestra en las Figuras 1 , 1A y 1 B, en ciertas modalidades, la raíz cuadrada del área en sección transversal de la superficie de cavidad interna 32 varía proporcionalmente a las variaciones de la raíz cuadrada del área en sección transversal de la superficie externa 50 a lo largo del eje longitudinal L del mango 10, con excepción de las áreas cerca del extremo terminal 12 y el extremo conectar 14 del mango de cepillo dental, donde la cavidad interna 30 se sella. En ciertas modalidades, la raíz cuadrada del área en sección transversal de la superficie de la cavidad interna varía proporcionalmente menos de 5 % de las variaciones de la raíz cuadrada del área en sección transversal de la superficie externa, a lo largo del eje longitudinal L del mango 10, con excepción de las áreas cercanas al extremo terminal y al extremo conectar del mango de cepillo dental. En ciertas modalidades, el grosor de la pared del mango de cepillo dental, la distancia entre la superficie externa del mango de cepillo dental y la superficie de la cavidad interna, varía en proporción inversa a la raíz cuadrada del área en sección transversal de la superficie externa. En ciertas modalidades, la diferencia entre el área en sección transversal de la superficie externa (OSCA) y el área en sección transversal de la superficie de la cavidad interna (ICCA) varía en menos de aproximadamente 25 %, 20 % 15 %, 10 %, 5 % hasta al menos 50 %, 70 %, 80 %, 90 % de la longitud del mango de cepillo dental a lo largo del eje longitudinal. Por ejemplo, en estas modalidades, las áreas de un mango de cepillo dental que tienen un área en sección transversal de la superficie externa tendrán una pared más delgada (en comparación con áreas que tienen un área menor en sección transversal de la superficie externa) ya que el material se ha estirado a un grado mayor durante el proceso de moldeo por soplado y extrusión.

En ciertas modalidades, como se muestra en las Figuras 2 y 3, un mango 110 puede ser una parte de un cepillo dental 100 junto con un cuello 150 separado, y un cabezal 160. El mango 110 comprende un eje longitudinal (L), un extremo terminal 112, un extremo conector 114, una superficie externa 116 y una cavidad interna 118, como se describe más abajo.

Adicionalmente, el mango 110 puede estar formado para que incluya un conector 120 para acoplar un conector complementario 152 en el cuello 150, para formar un cepillo dental 100. Los conectores 120, 152 pueden formarse para que permitan la conexión desprendible o permanente entre el mango 110 y el cuello 150 de cualquier forma conocida para un experto en la materia. Por ejemplo, los conectores 120, 152 pueden estar provistos de accesorios de conexión, tales como hilo de rosca, de manera que los dos conectores 120, 152 puedan atornillarse entre sí. Alternativa o adicionalmente, uno de los conectores 120, 152 puede tener un accesorio de conexión, tal como una protuberancia, nervadura o gancho que se corresponde con un rebaje en la porción hembra del conector opuesto 120, 152 para unir las porciones con el uso de un ajuste a presión. Además, pueden usarse ajustes de tipo bayoneta, como ajustes de fricción o interferencia, u otros ajustes de plástico comunes bastante conocidos en la materia. Además, adicionalmente o en lugar de conectores, un medio de conexión puede usarse para conectar un mango y un cuello, tal como unión adhesiva, fusión, soldadura ultrasónica o soldadura por fricción.

Los conectores en un mango hueco tienen accesorios de conexión que suministran ventajas en comparación con los conectores fabricados mediante moldeo por inyección, que son, típicamente, sólidos. Primero, los accesorios de conexión tales como un accesorio de inserción macho pueden ser físicamente mayores en diámetro cuando se fabrican huecos, que cuando se fabrican sólidos, si los accesorios de conexión se fabrican de materiales termoplásticos comunes. A medida que los accesorios de conexión se fabrican más grandes en el moldeo por inyección, por ejemplo, el tiempo para que la parte se enfríe en el molde aumenta, generalmente, en proporción al cuadrado del diámetro, y se hace más difícil mantener la geometría coherente. Adicionalmente, si la cavidad interna se extiende dentro del conector, la superficie de la cavidad interna puede tener propiedades del conector, tales como roscado o ajustes de fricción que permiten que los conectores complementarios, tales como los del cuello, se inserten dentro del conector. Las partes moldeadas por inyección que son de más de varios centímetros de grosor se someten, además, a marcas de hundimiento, que son la manifestación del encogimiento con base en la solidificación de las partes de material termoplástico. Las marcas de hundimiento son difíciles de controlar, y por lo tanto, son indeseables en cualquier lugar donde se necesite precisión geométrica, por ejemplo, en un área de conexión de ajuste a presión o de ajuste por rosca, o en cualquier área que cuente con ajustes de interferencia para crear un sello hermético. Los accesorios de conexión huecos son posibles en el moldeo por inyección, y aun en los mangos de cepillo dental moldeados por inyección, pero, generalmente, estos deben crearse o ahuecarse desde el extremo terminal, y no pueden fabricarse huecos o rebajados desde un solo orificio en el extremo conector. Las partes moldeadas por inyección huecas en el extremo conector tendrán, necesariamente, su diámetro interno mayor en el punto de conexión, y por lo tanto, tienen una geometría seriamente limitada.

Como se ilustra en la Figura 2, el cabezal 160 soporta una pluralidad de elementos de limpieza, tales como fibras o mechones de fibras 162. Las fibras o mechones de fibras pueden comprender nailon, PBT y TPE. Adicionalmente a las fibras o mechones de fibras, un cabezal de cepillo dental de la presente invención puede incluir cualquier elemento de limpieza adecuado que puede insertarse dentro de la cavidad bucal. Algunos elementos de limpieza adecuados incluyen elementos masajeadores elastomérlcos, elementos de limpieza elastoméricos, elementos masajeadores, limpiadores de lengua, limpiadores de tejidos blandos, elementos de superficie dura, combinaciones de estos y lo similar. El cabezal puede comprender una variedad de elementos de limpieza, y se une al mango en el extremo conector mediante accesorios de conexión. Por ejemplo, el cabezal puede comprender cerdas, elementos elastoméricos abrasivos, elementos elastoméricos en una orientación o disposición particular, por ejemplo, aletas pivotantes, copas para profilaxis dental, o lo similar. Algunos ejemplos adecuados de elementos masajeadores y/o elementos limpiadores elastoméricos se describen en la publicación de solicitudes de patentes de los EE. UU. núms. 2007/0251040; 2004/0154112; 2006/0272112; y en las patentes de los EE. UU. núms. 6,553,604; 6,151 ,745. Los elementos limpiadores pueden ser cónicos, escotados, ondulados, con hoyuelos, o lo similar. Algunos ejemplos adecuados de estos elementos limpiadores y/o elementos masajeadores se describen en las patentes de los EE. UU. núms. 6,151 ,745; 6,058,541 ; 5,268,005; 5,313,909; 4,802,255; 6,018,840; 5,836,769; 5,722,106; 6,475,553; y la publicación de solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2006/0080794. Además, los elementos de limpieza pueden arreglarse de una manera o patrón adecuados en el cabezal de cepillo dental.

En ciertas modalidades, como se muestra en la Fig. 4, un cepillo dental 200 puede comprender un mango 210 y un cuello 212 conectados a un cabezal 214; o en ciertas otras modalidades, un cepillo dental 230 puede comprender un mango 232, cuello 234, y cabezal 236 separados; las partes separadas pueden conectarse mediante el uso de uno o más de los métodos de conexión mencionados anteriormente.

En ciertas modalidades de la presente invención, un mango de cepillo dental puede fabricarse a partir de múltiples capas de material, por ejemplo, para crear superficies diferentes agradables al tacto. En donde las capas de material pueden estar presentes sobre o dentro de la superficie externa del mango de cepillo dental. Generalmente, en una modalidad de dos capas, una capa interna o de sustrato se fabrica a partir de un primer material que es el material que soporta la carga principal y, típicamente, es más gruesa que las capas externas posteriores; y una capa externa puede fabricarse a partir de un material más suave que puede tener un coeficiente de fricción más alto con la piel mojada o seca, u otras propiedades agradables al tacto mejoradas.

En ciertas modalidades de un mango de múltiples capas, de cepillo dental personal 300, como se muestra en las Figs. 6 y 6A, las capas de material pueden ser completamente concéntricas, donde todas o casi todas las superficies externas 332 de una capa de material interno 320 permanecen íntegramente adyacentes a toda o casi toda la superficie interna 331 de una capa de material externo 330. En ciertas modalidades, como se muestra en las Figs. 7 y 7A, las capas de material pueden variar radialmente alrededor del perímetro de la superficie externa 420 de un mango de cepillo dental 400, creando, por ejemplo, una tira o tiras de un material de segunda capa 430 que se extiende a lo largo del eje longitudinal del mango de cepillo dental, que puede ser de un color, dureza, medición de durómetro diferentes, o cualquier combinación de estos a partir de un material de primera capa 410. En ciertas modalidades, como se muestra en las Figs. 8 y 8A, las capas de material en un mango 500 pueden variar tanto radial como axialmente, donde una o más capas de material pueden aparecer como una o más tiras 530 que se extienden a lo largo del eje longitudinal (L) del mango 500. La tira o tiras 530 se superponen a una capa interna de material 520 que contiene y forma la cavidad interna 510. En ciertas modalidades, una capa externa de un segundo material presente sobre o dentro de la superficie externa de un mango de cepillo dental puede ser pequeña y ocupar menos del 50 %, 40 %, 30 %, 20 %, 20 % o 5 % de la circunferencia de la superficie externa del mango de cepillo dental, según se compara con un material de primera capa presente, además, sobre o dentro de la superficie externa del mango de cepillo dental. En otra modalidad, una capa agradable al tacto fabricada de material más suave o de fricción alta puede ocupar el 50 % o más de la circunferencia de la superficie externa del mango de cepillo dental.

En ciertas modalidades de mangos de múltiples capas de cepillo dental, el grosor de la capa de material puede variar a lo largo del eje longitudinal, la circunferencia, o ambos, del mango de cepillo dental. En el caso de moldeo por soplado y extrusión, esto puede lograrse variando las presiones relativas de extrusión y/o los regímenes de flujo de los dos o más materiales, corriente arriba del orificio de extrusión, a lo largo de la extrusión de una sola parte. Como se muestra en las Figs. 9 y 9A, el grosor de una primera capa de material 620 y una segunda capa de material 630 puede variar a lo largo del eje longitudinal (L) de un mango de cepillo dental 600. En ciertas modalidades de mangos de cepillo dental 700, como se muestra en las Figs. 10 y 10A, una segunda capa de material 730 puede ser parcial o prácticamente visible a través de una primera capa de material 720, que abarca completa o prácticamente la segunda capa de material 730. Por ejemplo, la primera capa de material puede ser completa o parcialmente transparente o translúcida. La primera capa de material 720 puede variar de grosor alrededor de la circunferencia del mango de cepillo dental 700, de manera que la segunda capa de material 730 es más cercana a la superficie externa 710 a lo largo de porciones del mango de cepillo dental 700, en comparación con otras porciones. Si la segunda capa de material 730 difiere visiblemente de la primera capa de material 720, por ejemplo, en color, material o textura diferentes, esta diferencia será más notoria en las porciones del mango de cepillo dental 700 donde la segunda capa de material 730 es más cercana a la superficie externa 710. Por ejemplo, si la segunda capa de material es de color, y la primera capa de material es translúcida, el color de la segunda capa de material sería más notorio o más vibrante en la porción del mango de cepillo dental donde está más cercana a la superficie externa.

Los artículos moldeados por soplado y extrusión con hasta siete capas son conocidos por aquellos con experiencia en la materia, y estas capas pueden servir para fines como barrera de vapor, barrera de agua, barrera de gas, barrera de perfume, barrera de sustancias químicas, contenido de reciclaje, contenido de material de bajo costo (es decir, rellenador), o contenido de material de costo más alto para incluir económicamente más color, transparencia, translucencia, o reacción al calor o longitudes de onda de luz específicas o generales, que incluyen, infraroja, visible y ultravioleta.

Los mangos de cepillo dental moldeados por soplado y extrusión, de múltiples capas, incluyen un elemento blando, por ejemplo, de una dureza ShoreA entre 10 y 80, ya que su capa más externa en la región cercana al extremo conector puede tener, además, la ventaja de que el material más suave puede suministrar algún sellado adicional en contacto con un cabezal o cuello acoplable en comparación con un material más duro, como un polipropileno, o la mayoría de los otros plásticos para ingeniería.

Para suministrar un agarre agradable al tacto, en ciertas modalidades de un mango de cepillo dental de múltiples capas, fabricado mediante rotulado en molde, primero pueden cortarse con troquel hojas extrudidas de material flexible de fricción alta o medición de durómetro baja, en una forma predeterminada para formar rótulos o talones; o estos rótulos pueden fabricarse con texturas tridimensionales mediante moldeo por inyección, termoformado, u otra etapa de moldeo. La transición entre las regiones de agarre diferente, agradable al tacto, puede ser diferente, abrupta y exacta. Para los rótulos son posible diseños y formas muy detallados. Las Figuras 11 y 1 1A ilustran una modalidad de un mango de cepillo dental 800 donde un rótulo 830 está intrínsecamente unido a una capa interna 820.

Los rótulos pueden fabricarse lo suficientemente delgados como para que se deformen de manera que los rótulos sigan estrechamente la forma o contorno tridimensional del mango de cepillo dental. Los rótulos fabricados a partir de un TPE con base de polipropileno en el intervalo de dureza Shore A 30-50 pueden ser de menos de 0.25 mm de grosor cuando la pared de la parte de polipropileno es de 1 -3 mm de espesor, para garantizar un formado adecuado de la superficie externa del mango. En ciertas modalidades, los rótulos pueden texturarse previamente.

La textura puede tener una macroestructura, microestructura, o ambas. Se define como macroestructura la que comprende textura o rasgos en una escala de medida mayor que 0.1 mm, tal como nervaduras, protuberancias, hoyuelos o abultamientos agradables al tacto; y se define como microestructura la que comprende textura o rasgos en una escala de medida menor que 0.05 mm, tal como texturas arenadas, texturas mate, lineas de rebaba o lineas de separación.

En ciertas modalidades, un mango de cepillo dental de múltiples capas puede comprender un componente primario que forma la mayor parte del mango de cepillo dental y un componente secundario que forma una menor parte del mango de cepillo dental, en donde el segundo componente puede tener menos de 0.4 mm de espesor, según se mide en forma perpendicular tanto a la superficie interna como a la superficie externa de la capa, y más de 1 cm2 de área. En ciertas modalidades, el segundo componente es un material con un coeficiente de fricción mayor y una medida de durómetro menor que el primer componente, y tiene un grosor menor que 0.2 mm prácticamente a través de este, según se mide en forma perpendicular tanto a la superficie interna como a la superficie externa de la capa que comprende el segundo material, y tiene un área de superficie expuesta total mayor que 10 cm2.

Los materiales de los cuales puede fabricarse un mango hueco de cepillo dental deben comprender una o más de las siguientes características: (1) fuerza o resistencia a la flexión y a la carga axial, (2) dureza, como opuesto a fragilidad, (3) requisitos para dispositivo médico Clase I, (4) compatibilidad química con una variedad de pastas dentales y compuestos químicos activos en estas, (5) compatibilidad química con otros componentes que se unen, típicamente, a los cepillos dentales, tales como calcomanías, tintas impresas, rótulos, elementos de agarre, elementos de cabezal o cuello, y lo similar, y (6) capacidad para procesar hasta una geometría final mediante moldeo por soplado y extrusión, moldeo por soplado e inyección, o moldeo por soplado, estiramiento e inyección. Los ejemplos de materiales que tienen una o más de las características mencionadas anteriormente incluyen polipropilenos; nailons (poliamidas); tereftalatos de polietileno; polietilenos de baja densidad y de alta densidad; poliésteres; cloruros de polivinilo; y plásticos de ingeniería tales como acrilonitrilo butadieno estireno [ABS], éter de polifenileno, óxido de polifenileno. Se prefiere cualquier subtipo de estos materiales u otros termoplásticos, que incluyen termoplásticos de grado para moldeo por soplado, con índices de fluidez entre 0.3 y 3.0 g/10 min si se usa un proceso de moldeo por soplado. Pocos materiales aparte de los termoplásticos pueden satisfacer todos los requisitos, sin embargo, se sabe de objetos de metal moldeados por soplado, y que algunas aleaciones de circonio pueden formarse como formas huecas con el uso de técnicas de moldeo por soplado.

Para cepillos dentales que se fabrican a partir de múltiples materiales, en ciertas modalidades, al menos un material proviene de la lista mencionada inmediatamente arriba, y un segundo material puede estar compuesto ya sea de la misma lista o de cualquier otro elastómero termoplástico (TPE) que contiene en alguna fracción materiales en la lista mencionada anteriormente, para permitir la adhesión activada por calor y el agarre mejorado, deflexión y coeficiente de fricción con la piel.

Para mangos de cepillo dental que tienen una cavidad interna, tal como aquellos fabricados a partir de moldeo por soplado y extrusión, es conveniente cubrir el agujero de soplado de fluido o vestigio de agujero con el cabezal o cuello del cepillo dental para permitir el sellado y evitar la entrada de agua o contaminantes. Además, para mangos de cepillo dental fabricados a partir de moldeo por soplado y extrusión, es deseable cubrir no solamente el orificio para soplado, sino, además, retirar o reducir cualquier defecto de rebaba, hendidura o doblez que ocurre naturalmente durante el cerrado de la cavidad, donde el diámetro externo del parisón extrudido puede ser mayor que el diámetro local de la cavidad del molde, antes del soplado. Estos defectos pueden ocurrir, además, en modalidades de soplado por aguja, o en modalidades de cuello calibrado, o en modalidades que no usan ni aguja ni tobera metálica de soplado para formar una superficie interna de la parte soplada.

En ciertas modalidades, un mango de cepillo dental que tiene una cavidad interna puede tener un centro de gravedad más cercano al cabezal que al centro geométrico que lo normalmente posible con un cepillo sólido de forma convencional, que suministra una destreza o ergonomía mejoradas durante el cepillado, o el centro de gravedad puede colocarse más alejado del cabezal que lo posible con un cepillo sólido, homogéneo, por ejemplo, mediante la colocación de pesos montados permanentemente dentro de la porción hueca del mango, lo que suministra, por ejemplo, una respuesta táctil mejorada de las fuerzas transmitidas desde los dientes, al cabezal y al mango. Esta manipulación del centro de gravedad suministra beneficios adicionales en el manejo durante el cepillado o almacenamiento sin comprometer los elementos de diseño tales como forma, material o color que aparecen en el exterior del mango. Adicionalmente, un mango de cepillo dental que tiene una cavidad interna puede tener una gravedad específica, en ciertas modalidades, menor que aproximadamente 0.60 g/cm3, o menor que aproximadamente 0.20 g/cm3 en plástico, o de aproximadamente 0.10 g/cm3 en metal, a la vez que mantiene un módulo o resistencia suficiente para resistir la flexión durante el cepillado fuerte y uniforme, sin importar el alineamiento o arreglo particular de cualquier materia prima o elemento portador de carga (en contraste con materiales que tienen un grano, tales como madera o fibras de carbono), lo que es difícil de lograr en un mango de cepillo dental que es prácticamente sólido y está fabricado a partir de materiales comunes isótropos, homogéneos, tales como plástico o metal.

Los cepillos dentales de la presente invención que tienen una cavidad interna pueden ayudar a reducir la cantidad de fuerza excesiva que se aplica al cepillo dental durante el cepillado, tal como cuando se usa un cepillo dental manual sólido típico, o un cepillo dental electromecánico. Es conocido por aquellos con experiencia en la materia que el cepillado sostenido y repetido con un cepillo dental manual de mechones estándar, con una fuerza mayor que aproximadamente 5.0 N, puede llevar a una pérdida de tejido de encías con el paso del tiempo. Por ejemplo, existen cepillos dentales electromecánicos con sistemas de realimentación integrados para advertir a los usuarios cuando esta fuerza es excesiva durante el uso. Esto sugiere que una parte significativa de los usuarios de cepillos dentales aplica fuerzas de hasta 5.0 N a través del cabezal de cepillo dental. Un cepillo dental ilustrativo de sección transversal uniforme y rectangular, fabricado a partir de un material sólido, homogéneo e isótropo podría modelarse en el agarre, como se muestra en la Fig. 12. La deflexión del cabezal del cepillo dental en este agarre durante la flexión en uso puede aproximarse a partir de la ecuación usada para calcular el módulo de flexión de una barra plana de material en una flexión de tres puntos, como se muestra en la Fig. 13, y como se describe en la norma ASTM D 790.

Los materiales usados para formar mangos de cepillo dental que tienen una cavidad interna (cepillos dentales huecos) deben suministrar una resistencia a la flexión, o rigidez, cuando se aplica una carga perpendicular al eje longitudinal. Los materiales del mango de cepillo dental que no cumplen este criterio se flexionan seriamente durante el uso normal, y dan como resultado una experiencia negativa o liberan una fuerza insuficiente para limpiar adecuadamente los dientes. Para evaluar los materiales candidatos para la construcción de un mango de cepillo dental en una modalidad tan ligera como sea posible, se define aquí una relación de la resistencia a la flexión del mango a su gravedad específica global, como una deflexión medida bajo un caso de carga específico descrito en la Figura 13.

La tabla en la Figura 14 ilustra esta relación aplicada a una simple aproximación de mangos sólidos en forma de viga fabricados a partir de materiales isótropos, homogéneos; mangos fabricados a partir de materiales compuestos o no homogéneos, no isótropos; y mangos huecos fabricados de materiales de cualquier otra forma isótropos y homogéneos. Los resultados de la tabla se obtienen a partir de la ecuación analítica de la flexión del aparato en la Figura 13, o a partir de la flexión predicha en un análisis de elemento finito de materiales no solubles de forma analítica, tales como materiales anisótropos. Queda claro a partir de esta tabla que los mangos sólidos fabricados de materiales isótropos y homogéneos no pueden lograr una relación de resistencia a la flexión-peso alcanzable por los mangos huecos, homogéneos, isótropos, diseñados mediante ingeniería.

No todos los artículos huecos tienen una resistencia a la flexión suficiente para resistir 5 N de fuerza aplicada en flexión, perpendicular al eje principal, a una distancia típica a la aplicada a un cepillo dental entre un punto de apoyo del pulgar y el cabezal de cepillo. Ciertamente, no todos los artículos moldeados por soplado pueden resistir estas fuerzas en cualquier situación de carga: muchos envases moldeados por soplado, tales como botellas de agua, deben llenarse antes de almacenarse en tarimas, ya que sus paredes son tan delgadas que se deformarán significativamente a compresión, aun bajo el peso de unas pocas botellas vacías sobre ellas. Es posible fabricar cepillos dentales y mangos de cepillo dental de una manera similar, ya sea mediante el uso de materiales generalmente débiles, o mediante la fabricación de paredes de extrema delgadez, de manera que puedan parecer fuertes, posiblemente debido al uso de materiales opacos u otra decoración. Los cepillos dentales fabricados a partir de estos mangos no colapsarían bajo gravedad o fuerzas suaves, y podrían parecer robustos en su envase o en una muestra sin uso, pero de hecho, serían desagradables o difíciles de usar como se espera, o de liberar una fuerza de cepillado suficiente para mantener la salud bucal. Generalmente, los cepillos dentales o mangos de cepillo dental que se deforman más de 40 mm bajo una fuerza de 5.0 N aplicada perpendicular al cabezal sobre la superficie a la cual se montan las fibras, no serían deseables en uso. En ciertas modalidades, los mangos de cepillo dental de la presente invención se deforman menos de aproximadamente 40 mm bajo una fuerza de 5.0 N aplicada perpendicular al cabezal sobre la superficie a la cual se montan las fibras. En ciertas modalidades, los mangos de cepillo dental de la presente invención se deforman menos de aproximadamente 20 mm bajo una fuerza de 5.0 N aplicada perpendicular al cabezal sobre la superficie a la cual se montan las fibras. Una muestra flexionada bajo una carga, como se define en la norma ASTM D 790, debe desviarse en el punto de carga aproximadamente 25 % de lo que puede flexionarse una muestra, y su deflexión debe medirse en el punto de carga mostrado en la Figura 12, de manera que una flexión de muestra en la norma ASTM D 790 que se desvía más de 10 mm bajo una carga aplicada de 5.0 N se consideraría muy débil. En ciertas modalidades, una muestra que se deflexiona más de 5 mm bajo una carga aplicada de 5.0 N se consideraría muy débil.

A partir de esta tabla, parece que los materiales isótropos, no homogéneos son candidatos, además, para los mangos de peso ligero, sin embargo, estos materiales son intrínsecamente quebradizos como resultado de las concentraciones de esfuerzo debido las burbujas que son el resultado del proceso de formación de espuma. Como se describió anteriormente, la tabla ilustra solamente la deflexión bajo carga predicha o teórica, y no toma en cuenta la resistencia final de los materiales. Los cepillos dentales fabricados a partir de las espumas mostradas se fracturarían en la superficie bajo tensión mientras están en flexión ante cargas mucho menores que las usadas durante el cepillado típico.

Generalmente, los mangos de cepillo dental huecos, con un grosor de pared prácticamente uniforme, suministran la resistencia a la flexión deseada con un mínimo uso de material, mediante la colocación selectiva del material en el diámetro más externo, o en la ubicación más alejada a partir del eje de flexión, donde puede soportar el momento de flexión máxima, con la menor resistencia necesaria. Esta colocación selectiva de material reduce naturalmente las fuerzas axiales aplicadas a los elementos de material, causadas por los momentos de flexión, y da como resultado una menor tensión por elemento de material, por unidad de fuerza perpendicular o momento de flexión aplicados, si el mango se fabrica a partir de material sólido o tiene material colocado principalmente en el eje neutro. Una viga en I es un ejemplo común de colocación selectiva de material, tan lejos como es posible, de un eje neutral, sin embargo, una viga en I resiste la flexión de una manera muy diferente cuando se curva diferente. Una parte hueca que es prácticamente, o aun aproximadamente, redonda en sección transversal, tal como un cepillo dental hueco, suministrará una resistencia a la flexión adecuada alrededor de cualquier variedad de ejes, lo que es necesario para un artículo para el cuidado personal, tal como un cepillo dental que se sostiene con la mano y se usa regularmente en muchas orientaciones diferentes, y debe soportar cargas alrededor de casi cualquier eje de flexión.

Sin embargo, no todos los diseños de cepillo dental hueco suministrarían una resistencia a la flexión suficiente, como se define en la relación deflexión a gravedad específica, mencionada anteriormente. En su lugar, es más fácil fabricar un cepillo dental moldeado por soplado y extrusión con una pared muy delgada y flexible de lo que es fabricar un cepillo dental en una forma en la que su pared es lo suficientemente gruesa como para suministrar una resistencia a la flexión adecuada. Para todos los artículos moldeados por soplado y extrusión, existe un límite superior de grosor de pared que puede crearse sin la creación de pliegues o lineas de rebaba importantes en la superficie exterior del artículo. Este límite superior está regido por la circunferencia externa más pequeña de la porción del artículo que debe volverse hueco, el grosor inicial del material extrudido antes del soplado, y la relación de la circunferencia inicial de la sección soplada a la circunferencia final de la sección soplada. A medida que aumenta el grosor de pared del material inicial, una mayor fracción de este puede quedar atrapada entre las superficies que se quiere acoplar, creando así una sección plana alrededor de todo o una parte del artículo moldeado, comúnmente conocida como rebaba. Los mangos de cepillo dental huecos, aún con cantidades pequeñas de rebaba, serían desagradables de usar, especialmente, porque a medida que la rebaba es más pequeña se vuelve o se siente más afilada al tacto.

La elasticidad y resistencia de los materiales, además, juega un factor en la resistencia a la flexión: Por ejemplo, un cepillo dental moldeado por soplado que tiene una rigidez suficiente, y fabricado a partir de un material relativamente fuerte, tal como PET-G, puede ser muy débil para considerarse útil, cuando se moldea con la misma geometría y grosor de pared a partir de LDPE o polipropileno. Aun entre LDPE y polipropileno, un cepillo dental de polipropileno puede ser suficientemente más fuerte que un cepillo dental de LDPE cuando se moldean con la misma geometría y grosor de pared, de manera que es notoriamente más rígido para un usuario.

El grosor de pared necesario para suministrar una resistencia a la flexión suficiente variará con el módulo elástico del material, así como con la distancia de aquella sección de la pared desde la línea central axial del cepillo. En una primera aproximación, un cepillo dental hueco con un diámetro mayor necesitará menos grosor de pared para mantener la misma resistencia a la flexión, sin embargo, a medida que el grosor de pared disminuye, el potencial de una flexión catastrófica por abolladura u opresión se hace posible, de manera que también hay un límite inferior de grosor de pared, aun en secciones o diámetros transversales muy grandes. Se puede definir un grosor de pared promedio aproximado del cepillo dental como el volumen ocupado por el plástico, dividido entre el promedio de las áreas interna y externa del mango hueco. En ciertas modalidades, grosor promedio de pared puede ser entre 0.3 mm y 5.0 mm, o 1.0 mm y 3.0 mm. En ciertas modalidades, el grosor de la pared del mango de cepillo dental y el grosor de las capas individuales de aquellas modalidades que tienen dos o más capas, varía menos de aproximadamente 20 %, 10 % o 5 % a lo largo del eje longitudinal del mango de cepillo dental.

En ciertas modalidades de la invención, un mango de polipropileno de cepillo dental, cuya longitud es entre 60 mm y 180 mm, y que tiene un peso entre 7.0 g y 12.0 g, con material distribuido, prácticamente, uniformemente alrededor de la pared de la porción hueca, tiene una gravedad específica global menor que 0.5 g/cm3.

Adicionalmente a la resistencia a la flexión, la rigidez y la conveniencia en la fabricación de un mango hueco de cepillo dental, es la ventaja de usar el volumen interno desocupado para alojar algún elemento útil o decorativo. Estos elementos pueden incluir elementos comunes de los cepillos huecos ensamblados, tales como sistemas electrónicos primarios, sistemas electromecánicos, sistemas mecánicos primarios, y elementos decorativos.

Los elementos electrónicos como baterías, temporizadores, alarmas, transductores, acelerómetros, luces, parlantes, amplificadores, resistencias, condensadores, inductores, transistores, circuitos, tableros de circuitos, sistemas electrónicos impresos, tinta y sustratos electrónicos, soldadura, cables, y componentes similares pueden preensamblarse en sistemas funcionales o parcialmente funcionales, e instalarse dentro del área vacía en un mango hueco de cepillo dental. Estos sistemas pueden hacer un uso particular de rebajes en el mango, por ejemplo, en virtud de la colocación o posición en contacto o cerca de un rebaje, para suministrar restricción del movimiento. Además, estos sistemas pueden sacar ventaja de una capa interna de un sistema de múltiples capas para suministrar aislamiento o conductividad o semiconductividad eléctrica entre elementos integrados al sistema, o a elementos fuera de la cavidad del cepillo dental. Un ejemplo de esto sería un sistema de carga inductiva que extrae energía a partir de un campo eléctrico externo mediante la colocación y activación de bobinas de alambre colocadas dentro del mango. Este es un método común mediante el cual los cepillos dentales eléctricos se recargan cuando no están en uso. Las modalidades específicas de estos sistemas y elementos incluyen, pero no se limitan a: un temporizador para suministrar realimentación a un usuario durante el cepillado de los dientes, un sensor de fuerza para desalentar el uso de fuerza excesiva durante el cepillado, un elemento indicador que informa a un usuario cuando el tiempo de vida de un cepillo dental puede vencerse, luces o sonidos para tocar una canción o juego durante el cepillado, el uso de las propiedades geométricas del espacio vacío para hacer resonar o atenuar ciertos sonidos generados dentro, un generador electrostático para cargar el sistema en un voltaje de potencial alto o bajo, la creación de una 'mascota electrónica' o tamagotchi, que crecerá si se mantienen buenos hábitos de cepillado y sufrirá o morirá si no se hace, y lo similar.

Además, pueden usarse independientemente sistemas electromecánicos tales como motores rotativos, motores lineales, motores de corriente continua de imanes permanentes, transductores piezoeléctricos, botones, interruptores de palanca, interruptores temporales, magnetos, interruptores de lengüeta, o más probablemente, con elementos y sistemas eléctricos para suministrar beneficios o realimentación adicionales a los usuarios. Los ejemplos incluyen pero no se limitan a: El uso de un motor para crear una realimentación táctil vibratoria, el uso de piezotransductores o sistemas eléctricos inductivos para extraer energía mecánica y convertirla en energía eléctrica durante el cepillado, el uso de interruptores para activar y desactivar sistemas eléctricos o electromecánicos, el uso de magnetos como elementos en sistemas inductivos o para suministrar detección a un sistema eléctrico externo, el uso de extensómetros para medir y realimentar, o el uso de motores inducidos por vibración o motores de peso desplazado para crear una sensación táctil agradable en cualquier punto del cepillo. Para el uso de interruptores mecánicos, además, puede suministrar una ventaja adelgazar selectivamente la pared del mango de cepillo dental en algunas áreas, pero no en todas, con el fin de crear una región deformable que puede permitir la deflexión a través de la pared sólida de un interruptor montado internamente, creando un orificio que debe sellarse en una etapa adicional.

Los sistemas mecánicos primarios, tales como elementos sólidos, líquidos, gaseosos, coloidales, magnetos, vivos y orgánicos, elementos de cambio de fase o de transición química, elementos de cambio de color, elementos termocromáticos, y lo similar, pueden instalarse dentro de un mango hueco de cepillo dental, ya sea permanentemente o con la intención de despachar, para el consumo. Los ejemplos de elementos de relleno consumibles incluyen, pero no se limitan a: Pasta dental, enjuague bucal, agentes blanqueadores, refrescantes de aliento. Los ejemplos de sólidos incluyen, pero no se limitan a: artículos formados y diseñados para añadir peso o masa a un dispositivo, tal como hierro, zinc, u otros metales en forma sólida; sílice, u otro material granular, en uno o múltiples colores. Pueden incluirse artículos fabricados a partir de líquidos, pero no se limitan a: agua, aceites, geles, o combinaciones de estos, que incluyen emulsiones, mezclas, soluciones y combinaciones de los mencionados anteriormente, que se separan fácilmente, tales como aceite y agua. Los magnetos colocados en un dispositivo pueden añadir ventajas de almacenamiento, o conexión/interacción con materiales o artículos ferrosos, por ejemplo, hardware para gabinete, o puertas de aparatos refrigerantes o artículos domésticos. Además, los magnetos pueden arreglarse internamente de manera que interactúen con magnetos fuera del cepillo dental para soportar el cepillo dental sobre un extremo, para evitar que el cabezal toque cualquier superficie del baño o área de almacenamiento. Los elementos o sistemas de cambio de fase o de cambio de color, calibrados a temperaturas ligeramente inferiores a la del ser humano, pueden incluirse en un cepillo dental hueco con capas extemas transparentes, por ejemplo, para crear un temporizador no eléctrico, que permitiría que el cepillo dental cambie de color después de sostenerlo un tiempo suficiente en la mano.

Aparte de los elementos instalados, y una ventaja de un mango hueco de cepillo dental, es la capacidad de decorar un mango transparente o transparente sobre una superficie interna que se aisla del contacto con el usuario mediante el cuerpo del mango de cepillo dental. En estas modalidades, habría una ventaja en aislar la capa decorativa del contacto con el ser humano, por ejemplo, para crear un poco de retraso en la elevación de la temperatura de la capa aislada, es decir, para pintura thermocromática que puede cambiar de color después de aproximadamente un tiempo establecido. Además, podría ser ventajosa una reducción de la apariencia de desgaste, en comparación con superficies que están pintadas o impresas en la superficie externa y sometidas al desgaste mecánico y el ataque químico.

Las dimensiones y los valores descritos en la presente descripción no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En lugar de ello, a menos que se especifique de cualquier otra manera, cada una de esas dimensiones se referirá tanto al valor mencionado como a un intervalo funcionalmente equivalente que comprende ese valor. Por ejemplo, una dimensión expresada como "40 mm" se entenderá como "aproximadamente 40 mm".

Todos los documentos citados en la presente descripción, incluso toda referencia cruzada o solicitud o patente relacionada, se incorporan en su totalidad en la presente descripción como referencia a menos que se excluyan o limiten expresamente de cualquier otra forma. La mención de cualquier documento no es una admisión de que constituye una materia anterior respecto a cualquier invención descrita o reivindicada en la presente o que por sí sola, o en cualquier combinación con alguna otra referencia o referencias, enseña, sugiere o describe dicha invención. Además, en el grado en que cualquier significado o definición de un término en este documento contradiga cualquier significado o definición del mismo término en un documento incorporado como referencia, el significado o definición asignado a ese término en este documento deberá regir.

Aunque modalidades particulares de la presente invención han sido ilustradas y descritas, será evidente para los experimentados en la materia que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Por ello, en las reivindicaciones anexas se pretende cubrir todas aquellas modificaciones y cambios que queden dentro del alcance de esta invención.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un mango de cepillo dental, el mango comprende: a) un extremo terminal, extremo conector, superficie externa, cavidad interna y eje longitudinal; b) la cavidad interna tiene una superficie que define un área en sección transversal; caracterizado porque la cavidad interna tiene al menos un área mayor en sección transversal, bordeada por dos áreas menores en sección transversal, a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental, o un área menor en sección transversal, bordeada por dos áreas mayores en sección transversal a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental; c) la superficie externa que define un área en sección transversal de la superficie externa; d) una pared formada a partir de la superficie de la cavidad externa y la superficie de la cavidad interna; e) el mango de cepillo dental comprende un solo componente unitario; en donde la diferencia entre el área en sección transversal de la superficie externa y el área en sección transversal de la superficie de la cavidad interna varía en menos del 25 % a lo largo de al menos 50 % de la longitud a lo largo del eje longitudinal del mango de cepillo dental.

2. El mango de cepillo dental de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la raíz cuadrada del área en sección transversal de la superficie externa varía proporcionalmente a la raíz cuadrada del área en sección transversal de la cavidad interna a lo largo del eje longitudinal del cepillo dental.

3. El mango del cepillo dental de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la raíz cuadrada de área en sección transversal de la superficie de la cavidad interna varía proporcionalmente menos de 5 % de las variaciones de la raíz cuadrada del área en sección transversal de la superficie externa, a lo largo del eje longitudinal del mango de cepillo dental.

4. El mango del cepillo dental de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, caracterizado además porque el grosor de la pared del mango de cepillo dental varía en proporción inversa a la raíz cuadrada del área en sección transversal de la superficie externa.

5. El mango del cepillo dental de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado además porque el grosor promedio de pared es de 0.5 a 5.0 mm.

6. El mango del cepillo dental de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 -5, caracterizado además porque la cavidad interna se abre a la superficie externa del mango de cepillo dental.

7. El mango del cepillo dental de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado además porque la cavidad interna está sellada y no se abre a la superficie extema del mango de cepillo dental.

8. El mango del cepillo dental de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado además porque el mango tiene un conector.

9. El mango del cepillo dental de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque la cavidad interna se extiende dentro del conector.

10. El mango del cepillo dental de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 -9, caracterizado porque el mango tiene una gravedad específica menor que 0.60 g/cm3, en donde el mango de cepillo dental se deforma menos de 10 mm bajo una fuerza aplicada de 5.0 N, según se determina mediante la norma ASTM D 790.

11. El mango del cepillo dental de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado además porque el mango de cepillo dental comprende dos o más capas de material.