具有獨特的尖端和表面特征的長絲的制作方法

本發(fā)明涉及具有獨特的尖端和表面特征的清潔元件，諸如長絲或刷毛。更具體地，本發(fā)明涉及如下長絲：該長絲具有為該長絲提供改善的磨蝕效率的尖端和表面特征以及用于捕獲并夾帶具有某一預定尺寸的顆粒的能力。本發(fā)明還涉及用于制備該長絲的方法。

背景技術：

在許多個人護理工具和商業(yè)工具中使用諸如刷毛之類的清潔元件，諸如例如，用在口腔護理和美容護理應用裝置以及工業(yè)刷洗產(chǎn)品中的清潔元件。通常，刷毛或長絲是在其被結合到諸如刷之類的成品工具中時以自有端部或尖端終止的薄柔性纖維。包括多個纖維的這些工具的示例包括但不局限于牙刷、睫毛膏刷和其它化妝刷、畫筆刷和各種清潔刷。

在這些應用中的許多應用中，刷工具設計成執(zhí)行以下兩個功能中的至少一個功能：(1)將材料遞送或施用到物體；(2)將材料從物體移除。在一些情形下，這些功能通過工具執(zhí)行的功效在很大程度上受長絲的表面特征影響。

在口腔護理的領域中，例如，眾所周知，用牙粉定期刷洗牙齒是減少或防止齲齒、牙周炎，去除食物殘渣，并按摩牙齦的有效手段?？缮藤彨@得的牙刷通常包括安裝在塑性支撐件上的單絲或共擠出的長絲刷毛。薄的柔性刷毛是平滑的元件，該平滑元件的端部被以直角切去并且通常被倒圓角以形成圓頂狀的尖端。大多數(shù)的商業(yè)牙粉包括按重量計的約10％變至約25％范圍內(nèi)的溫和磨蝕性顆粒，以提高化合物的下述能力：從牙齒去除附著的污染物質(zhì)、去除可觸及的菌斑、驅逐可觸及的殘渣、并消除表面污漬。然而，平滑且圓頂狀的尖端不設計成用于有效地抓起并利用牙粉中的顆粒。平滑且圓頂狀的尖端也不能夠具有對牙斑進行有效磨蝕的效率。當不存在磨蝕性顆粒時，具有較小程度倒圓角的端部的長絲被認為對清潔而言更加有效。然而，平滑且圓頂狀的尖端的硬周緣可能導致口腔中的硬組織和軟組織的過度損傷。

已經(jīng)做出解決這些及類似問題的多種嘗試。例如，US專利6,138,314涉及具有改善的清潔及磨蝕效率的牙刷。該牙刷中的刷毛包括縱向通道，該縱向通道具有足夠夾帶定量磨蝕性顆粒的深度，使得在用牙膏進行刷洗期間，通道所夾帶的磨蝕性顆粒與牙齒表面之間的接觸得到改善。美國專利3,613,143涉及具有磨蝕性浸漬刷毛的牙刷，該磨蝕性浸漬刷毛具有兩個橫截面設計，即，大體圓形和多邊形，其中多邊形被描述為具有縱向凹槽結構。美國專利4,167,794涉及倒圓角刷毛，該倒圓角刷毛具有鏟狀遠端部以用于更加有效地去除菌斑。美國專利4,958,402涉及纖維植絨合成刷毛，該纖維植絨合成刷毛能夠將物質(zhì)保持并更加有效地分布在待處理的表面上。美國專利3,032,230涉及具有多邊形橫截面的刷毛，該多邊形橫截面具有在牙齒上施加“刮擦”效果的至少兩個銳角。美國專利3,214,777涉及具有矩形橫截面區(qū)域的刷毛。美國專利4,993,440涉及化妝用的刷，該化妝用的刷包括具有從基部延伸至刷毛的尖端的毛細管通道的刷毛。該通道具有設計成保持睫毛膏的V形或U形的橫截面。

還已知具有由一種材料制成的芯以及由另一種材料制成的外殼的共擠出的單絲。例如，美國專利5,770,307涉及共擠出的單絲，該共擠出的單絲具有由第一樹脂制成的芯材料以及由第二樹脂制成的外殼材料，其中，第二樹脂與第一樹脂不同，并且在單絲的端部中形成有腔。腔的目的在于保持諸如清潔材料之類的材料，使得與清潔材料位于常規(guī)單絲的倒圓角端部上的情況相比，單絲中的清潔材料與待清潔表面接觸更久。例如，如果共擠出的單絲用在牙刷刷毛中，則與具有常規(guī)的倒圓角端部的共擠出的單絲相比，腔將保持牙膏與牙齒接觸更久。形成在共擠出的單絲的端部中的腔能夠通過化學或機械手段或者化學手段和機械手段的組合而制得。盡管該專利中公開的具有腔的長絲表現(xiàn)為允許清潔物質(zhì)保持在腔內(nèi)，但所公開的長絲的結構自身沒有表現(xiàn)為提供額外的磨蝕功效。

本公開涉及長絲的另一改進方案。

技術實現(xiàn)要素：

在一方面中，本公開涉及一種在刷工具中使用的長絲，該長絲可以是雙組分長絲或多組分長絲。長絲包括外部材料和至少第一內(nèi)部材料。外部材料的一個非限制性示例是包含聚酯的材料。內(nèi)部材料的一個非限制性示例是包含聚酰胺的材料。外部材料和內(nèi)部材料可以有益地選擇成在至少一個特征性或物理特性方面不同于彼此，所述至少一個特征性或物理特性的非限制性示例包括著色、彈性、密度、硬度、表面能、熱收縮率、縱向各向異性收縮率、各向同性收縮率、彎曲收縮率、以及它們的組合。在包括兩個或更多個內(nèi)部材料的長絲的實施方案中，一個內(nèi)部材料可以在選自下述各者中的至少一個物理特性方面不同于另一個材料或其它材料：著色、彈性、密度、硬度、表面能、熱收縮率、縱向各向異性收縮率、各向同性收縮率、彎曲收縮率、以及它們的組合。

內(nèi)部材料可以包括在長絲內(nèi)部沿長絲的縱向軸線延伸的單股材料。在此類構型中，長絲具有設置在尖端表面處的單個凹口。在包括兩個或更多個內(nèi)部材料的長絲的實施方案中，長絲可以包括通過外部材料與彼此分開的多股內(nèi)部材料或者多股不同內(nèi)部材料。在該構型中，長絲具有設置在尖端表面處的多個凹口。

長絲包括伸長的柔性本體，該伸長的柔性本體具有長度、縱向軸線以及包括外部材料的縱向外表面。長絲的外表面包括外部材料。本領域的技術人員將容易地理解到，由于長絲是柔性結構，因此長絲的縱向軸線遵循長絲的形狀。長絲以尖端終止，該尖端具有包括外部材料的尖端表面。尖端表面具有多個凹口，所述多個凹口貫穿尖端表面以預定圖案分布。凹口中的每個凹口均具有：表面邊緣，該表面邊緣具有預定尺寸和預定形狀；壁，該壁從表面邊緣縱向地延伸并且包括外部材料；以及底部，該底部包括至少第一內(nèi)部材料并且位于距表面邊緣的一定深度處，其中，表面邊緣由壁和尖端表面形成。外部材料具有第一長度，并且所述至少第一內(nèi)部材料具有第二長度。第一長度大于第二長度，并且第一長度與第二長度之間的差值構成凹口的深度。在單個凹口具有不同深度(例如，由于凸狀尖端)，該深度平行于縱向軸線來進行測量作為凹口的邊緣與底部之間的最大距離。

長絲可以具有任何適當形狀的尖端表面。在一個示例性的實施方案中，尖端表面可以至少部分地為凸狀的。在另一示例性的實施方案中，尖端表面可以至少部分地為平面或平坦的。在又一示例性的實施方案中，尖端表面可以至少部分地為凹狀的。尖端表面包括以上列舉的形狀中的至少兩個形狀的組合——或者包括不規(guī)則形狀——的尖端表面的實施方案也是預期的。

在本公開中，為了方便起見，將針對單個凹口對凹口的結構進行主要描述。凹口的壁大體上是“豎向的”——并且大體平行于長絲的縱向軸線。如本文所用，術語“大體平行”旨在表示絕對平行度的最小偏差是被接受的。如上文所指出的，在長絲是可以具有任何適當形狀的柔性結構的事實的背景下，應該理解長絲的軸線以及長絲的軸線與其它元件之間的關系的任何參考。在一些實施方案中，凹口的壁和長絲的縱向軸線可以在其之間形成小于約10度的角度。

本發(fā)明的長絲被認為借助于具有位于長絲的尖端的多個磨蝕表面、包括位于長絲的尖端邊緣而提供改善的磨蝕效率。設置在長絲的尖端上的凹口具有封閉的表面邊緣，該封閉的表面邊緣具有提供增強的磨蝕質(zhì)量的一定銳度。術語“尖銳的”或“銳度”等在本文中用作它們的常規(guī)意義，以描述具有薄且尖的邊緣的元件的狀態(tài)，與鈍或倒圓角的邊緣相對。這種銳度可以由存在于凹口的壁與包括外部材料的尖端表面之間的曲率半徑限定。在一個實施方案中，凹口的表面邊緣具有小于5μm的曲率半徑。在另一實施方案中，凹口的表面邊緣可以具有小于3μm的曲率半徑。

基本上具有凹口的尖端表面周邊的長度和形狀的尖銳邊緣可以具有任何適當?shù)男问健７窍拗菩允纠ǎ簣A、橢圓、多邊形、星和它們的任何組合，包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀。凹口可以具有從1μm至70μm的當量直徑。在另一實施方案中，凹口可以具有從2μm至50μm的當量直徑。在又一實施方案中，凹口可以具有從3μm至30μm的當量直徑。形成在長絲的尖端表面處的凹口的數(shù)目可以在從單個凹口至任何所需的數(shù)目的范圍內(nèi)，例如，至少三個凹口或至少五個凹口，或者可以介于五與十之間以及五與二十五之間。

各個凹口在一個或若干個參數(shù)方面不同于彼此，包括但不限于凹口的深度、形狀和尺寸。在包括兩個或更多個內(nèi)部材料的長絲的實施方案中，凹口的深度的差可以通過使用具有不同收縮特征、特別是縱向各向異性收縮特征的內(nèi)部材料形成。各向異性收縮率是指在不同的方向上具有不同的收縮率的收縮率，而各向同性收縮率在不同的方向上具有相同的大小。

在具有包括外部材料和內(nèi)部材料的復合結構的本發(fā)明的纖維中，縱向方向上的各向異性收縮發(fā)生在內(nèi)部材料中，并且可以發(fā)生在外部材料中。主要發(fā)生在纖維的縱向方向上的各向異性收縮率，因為聚合物鏈在纖維的下拉和冷卻期間趨于將它們自己定向成沿著的纖維的縱向方向，——并且因此沿著縱向方向具有比橫向方向上高得多的收縮率。內(nèi)部材料和外部材料沿著纖維的軸線具有不同的收縮率：內(nèi)部材料的縱向收縮率高于外部材料的收縮率。位于外部材料內(nèi)部的內(nèi)部材料的縱向收縮導致了形成在長絲的尖端表面上的凹口。凹口可以具有從3μm至30μm的深度。在其它實施方案中，深度H可以是從1μm至15μm，并且甚至更具體地，深度H可以是從4μm至15μm。

在另一方面，本公開涉及用在口腔護理刷工具中的長絲。與上文所述的長絲類似地，此類長絲包括伸長的柔性本體，該伸長的柔性本體具有長度、縱向軸線以及包括外部材料的縱向外表面，伸長的柔性本體以尖端終止于伸長的柔性本體的自由端部處，該尖端具有包括外部材料的尖端表面。長絲的尖端表面具有多個凹口，所述多個凹口貫穿整個尖端表面以預定圖案分布。凹口具有預定尺寸和預定形狀的表面邊緣。凹口還具有壁，該壁從邊緣縱向地延伸并且包括外部材料。凹口中的每個凹口均具有包括至少第一內(nèi)部材料的底部，其中底部位于距表面邊緣的至少第一深度處。外部材料在選自下述各者中的至少一個物理性能方面不同于至少第一內(nèi)部材料：顏色、彈性、密度、硬度、表面能、熱收縮率、縱向各向異性收縮率、各向同性收縮率、彎曲收縮率、以及它們的組合。

在又一方面，本公開涉及口腔護理工具，該口腔護理工具把控至少一個清潔元件，其中所述至少一個清潔元件包括長絲，該長絲在其尖端表面上具有凹口或多個凹口，如本文所述。在另一方面，本公開涉及與牙粉結合的口腔護理工具，其中牙粉包括多個牙粉顆粒，并且其中凹口或多個凹口定尺寸成將牙粉顆粒中的至少一個牙粉顆粒至少部分地接納在其中。作為非限制性示例，牙粉顆?？梢跃哂屑s5微米至約20微米的平均粒度或平均當量直徑，并且凹口可以具有從至少約15微米至約30微米的當量直徑、以及約5微米至約15微米的深度。

在所述至少第一內(nèi)部材料包括兩個或更多個內(nèi)部材料的實施方案中，所述兩個或更多個內(nèi)部材料在選自下述各者中的至少一個物理性能方面不同于彼此：顏色、彈性、密度、硬度、表面能量、熱收縮率、縱向各向異性收縮率、各向同性收縮率、彎曲收縮率、以及它們的組合。在此類實施方案中，由不同的內(nèi)部材料形成的凹口的底部可以位于距凹口的對應邊緣的不同深度處。

所公開的是本公開的長絲構造成使凹口的深度或多個凹口的深度隨著口腔護理刷工具的預期用途逐漸地增大的實施方案。在用于制造長絲的方法的背景下，下文將對本公開的這方面進行詳述。

方法

在本公開的方法方面，本公開涉及用于制造在長絲的自由端部的尖端表面處具有至少一個凹口的長絲的方法。該方法包括：提供包括外部材料和內(nèi)部材料的復合長絲，其中尖端表面包括被外部材料包圍的內(nèi)部材料，內(nèi)部材料具有與外部材料的縱向收縮特征不同的縱向收縮特征；使內(nèi)部材料在外部材料內(nèi)收縮，由此包括尖端表面的內(nèi)部材料相對于包括尖端表面的外部材料下沉使得至少一個凹口形成在長絲的尖端表面處，所述至少一個凹口包括由內(nèi)部材料形成的底部、以及由外部材料形成的壁，所述至少一個凹口具有預定尺寸和預定形狀的表面邊緣。

該方法還可以包括以下典型的常規(guī)步驟中的任意及所有步驟：生產(chǎn)連續(xù)的長絲；將連續(xù)的長絲切割成具有預定長度的多個長絲；將所切割的長絲通過裝訂、熱簇絨或任何其它已知的手段附接到牙刷頭部中；以及對長絲的尖端表面進行仿形切削、修整、端部倒圓角、拋光。在本公開的方法中，如果適當，可以使用實現(xiàn)這些步驟的任何已知手段。例如，生產(chǎn)連續(xù)的雙組分或多組分長絲可以在牽拉之后通過任何適當?shù)臄D出方法，例如共擠出來實現(xiàn)。擠壓可以包括多種紡紗技術，諸如例如濕紡紗、干紡紗、熔融紡紗、凝膠紡紗、電紡紗、射流濕紡紗等。用于連續(xù)生產(chǎn)具有恒定橫截面的復合長絲的另一技術已知為“拉擠成型”。

將連續(xù)的長絲切割成具有預定長度的多個長絲可以通過諸如切割刀片以和激光束之類的常規(guī)的切割手段、或者通過已知的化學手段來實現(xiàn)長絲的尖端表面的包括端部倒圓角的拋光/仿形切削可以例如通過本領域已知的任何適當?shù)脑O備來實現(xiàn)。長絲的尖端表面可以仿形切削以獲取任何所需的形狀，諸如例如凸狀形狀、凹狀形狀、平坦的形狀(平面或者成角度的)以及它們的任何組合。

為了實現(xiàn)具有所需形狀和深度的凹口在長絲的尖端表面處的形成，該方法可以有益地包括下述步驟：防止內(nèi)部材料在長絲內(nèi)部相對于外部材料在從長絲的尖端表面移除的位置處移動。因此，將自然地使內(nèi)部材料基本上在遠離長絲的尖端表面的一個方向上收縮。因此，對長絲的尖端表面進行仿形切削的步驟可以在使內(nèi)部材料在外部材料內(nèi)收縮之前有益地執(zhí)行。同樣地，防止內(nèi)部材料在長絲內(nèi)相對于外部材料移動可以在使內(nèi)部材料在外部材料內(nèi)收縮之前有益地執(zhí)行。

可以使用允許將內(nèi)部材料相對于外部材料固定在遠離長絲的自由端部的位置處的任何適當?shù)募夹g。在該方法的一個實施方案中，長絲可以在長絲的與長絲的尖端相反的端部處附至口腔護理工具的本體。這可以通過使用將清潔長絲附接至諸如牙刷之類的口腔護理工具的任何已知的方法來完成。這些方法的非限制性示例可以包括裝訂、熱簇絨、用塑料材料二次成型、以及它們的任何組合。本領域的技術人員將領會到，如果內(nèi)部材料沒有相對于外部材料固定，則內(nèi)部材料可以在長絲的兩個相反尖端處收縮。例如，在利用傳統(tǒng)的裝訂技術形成的刷中，長絲通常在裝訂的區(qū)域中于簇空中形成U形狀。在此，長絲的中心可以通過錨定件或插塞固定至刷頭，并且由此構造的長絲的相反尖端作為刷洗尖端表面而暴露。如果內(nèi)部材料通過裝訂沒有固定至外部材料，則內(nèi)部材料相對于外部材料的縱向收縮將可能相對于位于簇孔中的長絲的中央部是對稱的。因此，凹口可以形成在U形長絲的兩個端部處。

在內(nèi)部材料已經(jīng)在遠離尖端表面的位置處附至外部材料或者被防止相對于外部材料在遠離尖端表面的位置處移動之后，可以使內(nèi)部材料在外部材料內(nèi)收縮，從而從長絲的尖端表面向下收縮。為了實現(xiàn)具有所需形狀和深度的凹口在長絲的尖端表面處的形成，需要內(nèi)部材料能夠在外部材料內(nèi)自由地縱向收縮。內(nèi)部材料和外部材料可以屬于相同或不同組的聚合物，前提條件是內(nèi)部材料與外部材料之間存在的任何粘合可以被破壞，使得內(nèi)部材料和外部材料能夠相對于彼此移動。

在該方法的一個實施方案中，內(nèi)部材料或者整個長絲可以被加熱至第一溫度并且隨后冷卻至第二溫度，其中第一溫度是介于內(nèi)部材料的玻璃化轉變溫度與熔融溫度之間的溫度；并且第二溫度大約是室溫。第一溫度可以是從90℃至140℃。第二溫度可以是從15℃至25℃。在另一實施方案中，內(nèi)部材料和外部材料相對于彼此的運動可以通過諸如例如在刷牙期間使長絲撓曲或彎曲來實現(xiàn)。如果在內(nèi)部材料與外部材料之間已經(jīng)形成任何粘合，則機械彎曲可能有益于破壞粘合。

諸如尼龍6、10尼龍6、12、聚酯(乙烯對苯二酸酯)和聚乙烯之類的單向定向的線性聚合物將在暴露于介于玻璃轉變點與熔融點之間的溫度時收縮。除此之外，收縮速率還將取決于材料以及在纖維擠壓、向下牽拉和冷卻過程期間的工藝參數(shù)。內(nèi)部材料從尖端表面的下沉或收縮大體發(fā)生在平行于長絲的縱向軸線的方向上。因此，內(nèi)部材料的下沉導致具有壁的凹口的形成，該壁大體平行于長絲的縱向軸線。

在該方法的一個示例性實施方案中，具有多個長絲的牙刷頭部可以例如在汽蒸罐中被加熱至約100℃-130℃的溫度，并且隨后例如通過冷水或者通過環(huán)境空氣溫度被冷卻至約20℃。在典型的手動或動力牙刷中，例如，長絲的長度是約6mm至約15mm，凹口的由尖端表面與凹口的底部之間的距離限定的平均深度可以是約10μm至約50μm。這相當于內(nèi)部材料和外部材料的各自的收縮率之間的0.07％-0.83％的差值。本領域的技術人員將領會到，在給定的長絲中，內(nèi)部材料與外部材料之間的熱收縮率差越大，通過該收縮形成的凹口將越深，所有其它相關參數(shù)是恒定的。

該方法的另一實施方案可以涉及使長絲反復地彎曲多次并且在多個方向上反復地彎曲多次。例如，具有包含作為外部材料的PET和作為內(nèi)部材料的Nylon的長絲的牙刷可以經(jīng)受對包括牛牙釉質(zhì)的平坦表面進行刷洗。內(nèi)部材料在約4000個行程之后開始從長絲的尖端表面收縮或下沉。隨著牙刷上的長絲繼續(xù)對表面進行刷洗，凹口的深度繼續(xù)增大。在約20000個行程之后，凹口可以達到約5μm至約15μm的深度。這導致了呈現(xiàn)空隙的凹口、尖銳表面邊緣、以及從凹口的邊緣向下延伸至凹口的底部的縱向壁的形成。表面邊緣可以具有小于5μm的曲率半徑。在其它實施方案中，曲率半徑可以小于4μm，小于3μm，以及甚至小于2μm。

另選地或此外，凹口同樣可以由消費者慣常地刷牙而形成。具有本公開的長絲的牙刷的持續(xù)使用將導致內(nèi)部材料的下沉和凹口的深度的增大的連續(xù)過程。這繼而將有利于具有本公開的長絲的刷的去菌斑性能。

在另一方面，本公開涉及用于制造包括多個清潔元件的口腔護理工具的方法，其中清潔元件中的至少一些清潔元件包括復合長絲，該復合長絲在長絲的自由端部的尖端表面處具有多個凹口。該方法包括：提供多個復合長絲，每個復合長絲均包括外部材料和內(nèi)部材料，其中尖端表面包括被外部材料包圍的內(nèi)部材料，內(nèi)部材料具有與外部材料的縱向收縮特性不同的縱向收縮特性；根據(jù)預定圖案對多個復合長絲的尖端表面進行方形切削；將多個復合長絲附至口腔護理工具的本體；以及使內(nèi)部材料在位于復合長絲中的外部材料內(nèi)收縮，由此包括尖端表面的內(nèi)部材料相對于包括尖端表面的外部材料下沉使得多個凹口形成在長絲的尖端表面處，凹口具有：包括外部材料的表面邊緣、包括包括內(nèi)部材料形成的底部、以及包括外部材料并且在邊緣與底部之間延伸的壁。

附圖說明

附圖所示的實施方案在性質(zhì)上為說明性和示例性的，而并不旨在限制由權利要求所限定的主題。當結合附圖閱讀時，能夠理解對說明性實施方案的詳細描述，其中用類似的參考符號表示類似的結構。

圖1示意性地示出了本公開的長絲的示例性實施方案的透視圖，該長絲包括單一的內(nèi)部材料。

圖1A示意性地示出了圖1中示出的長絲的縱向剖視圖。

圖2示意性地示出了本公開的長絲的另一示例性實施方案的透視圖，該長絲包括不同的內(nèi)部材料。

圖2A示意性地示出了圖2中示出的長絲的縱向剖視圖。

圖3示意性地示出了本公開的長絲的又一示例性實施方案的透視圖，該長絲包括凸形尖端表面。

圖3A示意性地示出了圖3中示出的長絲的縱向剖視圖。

圖4示意性地示出了本公開的長絲的示例性實施方案的透視圖，該長絲具有包括凹狀部分和凸狀部分的尖端表面。

圖4A示意性地示出了圖4中示出的長絲的縱向剖視圖。

圖5示意性地示出了長絲的尖端表面的一部分并且示出了凹口的邊緣的曲率半徑。

圖6示意性地示出了長絲的包括大體橢圓形凹口的尖端表面的示例性實施方案。

圖7示意性地示出了長絲的包括大體多邊形凹口的尖端表面的示例性實施方案。

圖8示意性地示出了長絲的包括星形凹口的尖端表面的示例性實施方案。

圖9是示出了長絲的包括外部材料的尖端表面以及包括內(nèi)部材料的多個島狀部的微觀照片，其中凹口還沒有形成。

圖9A是與圖9的微觀照片類似的且示出了長絲的尖端表面的微觀照片，該尖端表面具有形成在其上的凹口。

圖10示意性地示出了具有本公開的長絲的牙刷的實施方案的透視圖。

圖10A示意性地示出了設置在圖10的牙刷上的本公開的長絲中的一個長絲。

圖11A示意性地示出了長絲的包括由各種內(nèi)部材料形成的凹口的尖端表面。

圖11B是圖11中示出的長絲的縱向剖視圖。

圖12是用于制造口腔護理工具的方法的實施方案的示意圖，該口腔護理工具包括具有設置在長絲的尖端表面上的至少一個凹口的長絲。

圖13是口腔護理工具的實施方案的示意性側視圖，該口腔護理工具包括具有設置在長絲的尖端表面上的至少一個凹口的長絲。

圖13A是圖13中示出的口腔護理工具的長絲的局部剖視圖。

圖13B是圖13A中示出的長絲的局部頂視圖，其中圖13A中示出的牙粉顆粒被移除。

圖14是示出了具有本公開的長絲的牙刷的去污漬功效與具有常規(guī)長絲的牙刷的去污漬功效比較的圖示。

圖15是具有凸形尖端表面和位于其上的多個凹口的長絲的實施方案的示意性透視圖。

圖15A是具有包括凸狀部分和凹狀部分的尖端表面的長絲的實施方案的示意性透視圖，其中尖端表面上包括多個凹口。

具體實施方式

圖1-2A中示出的本發(fā)明的長絲10可以有益地用在任何刷工具中。長絲10可以包括雙組分結構(圖1和圖1A)或者多組分結構(圖2和圖2A)。長絲10包括外部材料20和至少一種內(nèi)部材料30。外部材料20的一個非限制性示例是包含聚酯的材料。內(nèi)部材料30的一個非限制性示例是包含聚酰胺的材料。

長絲10包括伸長的柔性本體，該伸長的柔性本體具有長度L、縱向軸線T以及包括外部材料20的縱向外表面。本領域的技術人員將容易地理解到，由于長絲10是柔性結構，因此長絲10的縱向軸線遵循長絲的形狀。長絲10以尖端51終止，該尖端51具有包括外部材料20的尖端表面50。尖端表面50具有多個凹口40，所述多個凹口40貫穿尖端表面50以預定圖案分布。凹口40中的每個凹口均具有：表面邊緣45，表面邊緣45具有預定尺寸和預定形狀；壁46，壁46從表面邊緣45縱向地延伸并且包括外部材料20；以及底部47，底部47包括內(nèi)部材料20并且位于距表面邊緣45的一定深度處。因此，表面邊緣45由壁46和長絲10的尖端表面50形成。凹口的壁46和長絲的縱向軸線T是大體平行的——并且在一些實施方案中，可以在其間形成小于10度的角度。

外部材料20具有第一長度L1，并且內(nèi)部材料30具有第二長度L2(圖1A)。第一長度L1大于第二長度L2，并且第一長度與第二長度之間的差值(L1-L2)構成凹口45的深度H(圖1A)。外部材料20和內(nèi)部材料30可以有益地選擇成在至少一個特征或物理性能方面不同于彼此。該特征或物理性能可以包括但不限于顏色、彈性、密度、硬度、表面能、熱收縮率、縱向各向異性收縮率、各向同性收縮率、彎曲收縮率、以及它們的組合。

在例如圖2和圖2A中示出的且包括第一內(nèi)部材料31和第二內(nèi)部材料32的長絲的實施方案中，第一內(nèi)部材料31在選自以下各者中的至少一個物理性能方面不同于第二內(nèi)部材料32：顏色、彈性、密度、硬度、表面能、熱收縮率、縱向各向異性收縮率、各向同性收縮率、彎曲收縮率、以及它們的組合。本領域的技術人員將領會到，在可以包括多于兩種不同內(nèi)部材料的長絲10的其它實施方式中，一種內(nèi)部材料也可以在如本文所述的至少一個物理性能方面不同于另一種內(nèi)部材料或多種內(nèi)部材料。

如圖1和1A中所示，內(nèi)部材料30可以包括在長絲10內(nèi)部沿長絲10的縱向軸線T延伸的單股材料。在此類構型中，長絲10具有設置在尖端表面50處的單個凹口40。在包括兩個或更多個內(nèi)部材料30的長絲10的實施方案中，長絲10可以包括通過外部材料20與彼此分開的多股內(nèi)部材料30或者多股不同內(nèi)部材料31、32。在該構型中，長絲10具有設置在尖端表面50處的多個凹口40。

長絲10可以具有任何適當形狀的尖端表面50。在圖3和圖3A中示出的一個示例性實施方案中，尖端表面10可以至少部分地為凸狀的。在圖1-2A中示出的其它示例性實施方案中，尖端表面50可以至少部分地為平面或平坦的。在圖4、圖4A和圖15中示出的又一示例性實施方案中，尖端表面50可以至少部分地為凹狀的。在圖15A中，尖表面50包括以上列舉的形狀中的至少兩個形狀(凹狀部分和凸狀部分)的組合。尖端表面包括不規(guī)則形狀的各實施方案也是預期的。

具有位于長絲的尖端表面50處的尖銳邊緣45的凹口40提供了對與正在移動的尖端表面50接觸的表面的增強的磨蝕功效。凹口的邊緣45的這種銳度可以由存在于凹口40的壁46與包括外部材料20的尖端表面50之間的曲率半徑R限定，圖5。在一個實施方案中，凹口的表面邊緣具有小于5μm的曲率半徑。在另一實施方案中，凹口的表面邊緣具有小于3μm的曲率半徑。

基本上具有凹口40的尖端表面周邊的長度和形狀的邊緣45可以具有任何適當?shù)男问?。非限制性示例包括：圓(圖1和圖2)、橢圓(圖6)、多邊形(圖7)、星(圖8)和它們的任何組合，包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀。在一個實施方案中，凹口可以具有1μm至70μm的當量直徑D。在另一實施方案中，凹口可以具有2μm至50μm的當量直徑D。在又一實施方案中，凹口可以具有3μm至30μm的當量直徑D。在又一實施方案中，凹口可以具有4μm至20μm的當量直徑D。

如本文所用，術語“當量直徑”是指周向地(球狀地)包括元件的非圓形形狀——諸如例如凹口的非圓形形狀(圖8)——的假想圓(或者三維元件的背景下的假想球)的直徑。當然，具有圓形形狀的凹口的“當量直徑”是凹口的實際直徑。本領域的技術人員將領會到，設置在尖端表面50上的多個凹口40的所有邊緣45的組合長度越長，通?？梢云谕募舛吮砻?0的磨蝕功效越大，所有其它磨蝕相關的參數(shù)是相等的。

形成在長絲10的尖端表面50處的凹口40的數(shù)目可以由多種考慮來決定，包括例如期望的應用、長絲的尺寸、尖端的尺寸、顆粒的尺寸、以及利用凹口待遞送和/或去除的材料的化學組合物等等。在尖端表面50上設置單個凹口40的實施方式也是預期的，圖1，圖7，圖8。在其它實施方案中，在長絲的尖端表面上可以設置至少三個凹口40或至少五個凹口40，圖3至圖6。在又一實施方案中，凹口40的數(shù)目可以介于五與十(圖9)之間以及五與二十五之間。例如，典型的牙刷可以具有約400個至約1000個長絲。例如，在具有36個簇孔和平均24個長絲的基本刷中，總共具有864個長絲。如果長絲被裝訂，即，對半地彎曲，則長絲的自由端部的數(shù)目將為1728。如果長絲尖端中的每個尖端平均具有約5個凹口，則具有約400個至約1000個長絲的牙刷將具有約2000個至約5000個凹口。

各個凹口40在一個或若干個參數(shù)方面不同于彼此，包括但不限于凹口的深度、形狀和尺寸。例如，在包括兩個或更多個內(nèi)部材料的長絲的實施方案(圖2和圖2A)中，凹口的深度H的差可以通過使用具有不同收縮特征、特別是縱向各向異性收縮特征的內(nèi)部材料形成。在圖2A中，例如，凹口具有不同的深度：H1和H2。

通常具有高的長度比直徑的縱橫比的合成纖維具有強的各向異性材料結構。在典型的纖維擠壓過程中，聚合樹脂首先被加熱并且在擠出壓機內(nèi)部被轉變成熔融狀態(tài)。熔融物隨后可以被按壓穿過過濾層并且以恒定的質(zhì)量流速被擠壓穿過毛細管。此后，聚合物可以被豎向地向下拉動——并且可以在從擠壓溫度冷卻至環(huán)境空氣溫度的同時凝固，或者在冷水浴中淬火。在向下拉動及冷卻過程中，聚合物鏈自然地將自身定向成沿著纖維的縱向方向——并且因此沿著縱向方向具有比橫向方向高得多的收縮率。

在具有包括外部材料20和內(nèi)部材料30的復合結構的本發(fā)明的纖維10中，各向異性收縮發(fā)生在內(nèi)部材料30中，并且可以發(fā)生在外部材料20中。內(nèi)部材料30和外部材料20可以被組合并結構化成沿著纖維的縱向方向L或沿著纖維的軸線T具有不同的收縮率。這在本文中被稱為“縱向各向異性收縮率”，或者簡稱為“縱向收縮率”。內(nèi)部材料30的縱向收縮率可以高于外部材料20的縱向收縮率。位于外部材料20內(nèi)部的內(nèi)部材料30的縱向收縮可以導致內(nèi)部材料30從尖端表面50向下收縮或者“下沉”——并且最后形成了形成在長絲的尖端表面50上的凹口40。

主要取決于內(nèi)部材料30的縱向收縮率以及外部材料20的縱向收縮率，凹口40可以具有3μm至30μm的深度D。更具體地，深度H可以是4μm至15μm，并且甚至更具體地，深度H可以是1μm至15μm。深度H可以平行于縱向軸線T來進行測量作為尖端表面50或者邊緣45與凹口40的底部47之間的距離。換句話說，凹口40的深度H包括凹口的壁46的豎向長度。

在另一方面，本公開涉及用在口腔護理刷工具200中的長絲100，圖10。與上文所述的長絲10類似地，長絲100包括伸長的柔性本體，該伸長的柔性本體具有長度L、縱向軸線T以及包括內(nèi)部材料120的縱向外表面。伸長的柔性本體以尖端151終止于伸長的柔性本體的自由端部處，該尖端151具有包括外部材料120的尖端表面150。長絲100的尖端表面150具有多個凹口140，所述多個凹口140貫穿整個尖端表面150以預定圖案分布。凹口140具有預定尺寸和預定形狀的表面邊緣145。凹口140還具有壁146，該壁146從邊緣145縱向地延伸并且包括外部材料120。凹口140中的每個凹口均具有包括至少一個內(nèi)部材料130的底部147。底部147位于距表面邊緣145的深度H處。外部材料120在選自下述各者中的至少一個物理性能方面不同于至少一個內(nèi)部材料130：顏色、彈性、密度、硬度、表面能、熱收縮率、縱向各向異性收縮率、各向同性收縮率、彎曲收縮率、以及它們的組合。

所述至少一個內(nèi)部材料130包括兩個或更多個內(nèi)部材料131,132,133,134,135,136(圖11A和圖11B)的實施方案也是預期的，所述兩個或更多個內(nèi)部材料131,132,133,134,135,136在選自下述各者中的至少一個物理性能方面不同于彼此：顏色、彈性、密度、硬度、表面能量、熱收縮率、縱向各向異性收縮率、各向同性收縮率、彎曲收縮率、以及它們的組合。在此類實施方案中，多股內(nèi)部材料130可以收縮成具有不同的深度L1、L2、L3、L4——并且由不同的內(nèi)部材料31、32、33、34形成的凹口40的底部47可以位于距凹口40的對應邊緣45的不同的深度H1、H2、H3、H4處。在一個實施方案中，長絲100可以構造成使凹口的深度或多個凹口的深度隨著口腔護理刷工具200的預期用途逐漸地增大。在用于制造長絲的方法的背景下，下文將對本公開的這方面進行詳述。就所有凹口而言，凹口的深度的此類逐漸增大可以是大致相同(例如，在包括單一內(nèi)部材料的實施方案中)或不同的(例如，在包括具有不同收縮率的不同內(nèi)部材料的實施方案中)。

除能夠由本公開的長絲提供的主要有益效果——包括由于凹口在長絲的尖端表面上具有尖銳邊緣所造成的增強的磨蝕功效——以外，由于本公開的長絲和適當?shù)难婪鄣慕M合而還可以具有額外的有益效果。圖13-13B示意性地示出了與具有磨蝕性顆粒的牙粉結合的口腔護理工具400的示例性實施方案(示意性地示出為用于動力刷洗的填充物)。任何適當?shù)难婪劭梢越Y合本公開的口腔護理工具一起使用。非限制性示例包括：非限制性示例包括：CREST牙膏、CREST寶健牙膏、CREST減緩敏感增白牙膏、CREST寶健臨床菌斑控制牙膏、各種CREST3D牙膏等等。除水以外，典型的牙粉還包括三個主要的組分，包括磨蝕劑、氟化物和洗滌劑。磨蝕性顆粒有助于將菌斑和牙結石從牙齒的表面去除并且有助于對牙齒的表面的拋光。磨蝕劑的非限制性示例包括由氫氧化鋁(Al(OH)3)、碳酸鈣(CaC03)、各種碳酸氫鈣、各種二氧化硅和沸石、以及羥磷灰石(Ca5(P04)30H)。

牙粉的粒度可以通過其平均直徑或直徑中值或當量直徑來描述。牙粉中的粒度的分布也應該被考慮在內(nèi)。例如，典型的口腔保護牙膏中的磨蝕性二氧化硅顆?？梢跃哂屑s5微米變化至約20微米的當量直徑、以及按重量計約10％至15％的負載百分比。除含二氧化硅Z119的典型的5-20微米的顆粒以外，CREST寶健牙膏具有含二氧化硅Z109的更硬的顆粒、以及約20％及更大的總顆粒負載，該二氧化硅Z109具有5-20微米的類似當量直徑。

顆粒在給定組合物中的尺寸分布基于粒度的函數(shù)以累積體積百分比形式作圖。累積體積百分比是按體積計具有小于或等于給定體積的粒度的分布的百分比，并且其中粒度是等效球形顆粒的直徑。分布中的中值粒度是在所述分布的50％點處的二氧化硅顆粒的尺寸，以微米為單位。粒度分布的尺寸分布和體積中值直徑可以使用激光散射PSD體系(諸如例如可從Malvern商購獲得的那些)來計算和/或使用2007年1月4日公布的美國專利申請2007/0001037A1中公開的方法來測定。例如，聚有機硅倍半氧烷顆粒，且具體地是聚甲基倍半硅氧烷的平均體積加權平均粒度可以在約1微米至約20微米、約1微米至約15微米、約2微米至約15微米、約2微米至約12微米、約3微米至約12微米、約2微米至約10微米、約3微米至約7微米、約3微米至約6微米、以及約4微米至約6微米的范圍內(nèi)。聚有機硅倍半氧烷顆粒，且具體地是聚甲基倍半硅氧烷的平均體積加權平均粒度可以是約3微米至約8微米，以及約4微米至約7微米；并且d(0.1)是約2微米至約4微米，以及約2微米至約3微米；并且d(0.9)是約4微米至約9微米，以及約5微米至約8微米。如本文所用，“d(0.1)”或者“D10”是顆粒樣品的下述尺寸(例如，以微米為單位)：10％的樣品小于該尺寸；并且“d(0.9)”或者“D90”是顆粒樣品的下述尺寸(例如，以微米為單位)：90％的樣品小于該顆粒樣品的該尺寸。如本文所用，“d(0.5)”或者“D50”是下述尺寸(例如，以微米為單位)：50％的顆粒樣品小于該尺寸并且50％的顆粒樣品大于該尺寸，也被稱為“質(zhì)量中值直徑”或“MMD”。

在不希望受理論束縛的情況下，我們認為，非滾動顆粒通常使污斑從牙齒表面最佳地去除。因此，在一些實施方案中，非滾動顆?？赡苡幸嬗谠陂L絲尖端處形成多個凹口40來捕獲具有約5微米的尺寸及小于5微米的尺寸較小的顆粒，并且將這些顆粒轉動到有效清潔件中。例如，可以使用可購自胡貝爾公司(Huber Company)的二氧化硅“Z 109”和“Z 119”。此外，我們認為，只要一些顆粒具有大于凹口深度的尺寸，這些顆粒就可以接觸牙齒表面并且可以促進污漬和菌斑從牙齒表面的去除，圖13A。

圖13-13B中所示的口腔護理工具400包括多個清潔元件300，所述多個清潔元件300中的至少一些清潔元件包括長絲，如本文所述，該長絲在其尖端表面上具有凹口340。凹口340可以定尺寸成將牙粉顆粒至少部分地接納在其中。在圖13A和圖13B中最佳示出的，長絲300的內(nèi)部材料包括第一內(nèi)部材料330a和第二內(nèi)部材料330b。第一內(nèi)部材料330a形成若干周緣凹口340a的底部，而第二內(nèi)部材料330b形成中央凹口340b的底部。第一內(nèi)部材料330a和第二內(nèi)部材料330b可以選擇成相對于長絲300的尖端表面下沉至不同深度。在示出的示例性實施方案中，中央凹口340b的深度大于周緣凹口340a的深度。另外，中央凹口340b的當量直徑大于周緣凹口340a的當量直徑。因此，具有相對較大的總尺寸的中央凹口340b可以將相對較大的牙粉顆粒340b接納在其中。同時，周緣凹口330a——該周緣凹口340a由于其相對尺寸而不能夠接納大的顆粒390b——可以接納相對較小的牙粉顆粒340a。

凹口可以結構化并構造成使包括凹口的深度和當量直徑的總尺寸大于牙粉的平均尺寸。在一些實施方案中，凹口可以定尺寸成使得每個單一凹口可以接納多個牙粉顆粒，圖15。具有與牙粉顆粒——包括牙粉中的顆粒的尺寸分布——成比例匹配的凹口的尺寸的分類的本公開的長絲可能是有益的。

方法

用于制造上文所述的長絲10的方法通常包括：提供包括外部材料20和內(nèi)部材料30的復合長絲，其中尖端表面50包括被外部材料20包圍的內(nèi)部材料30，并且其中內(nèi)部材料30具有與外部材料20的縱向收縮特征不同的縱向收縮特征；以及隨后使內(nèi)部材料30在外部材料20內(nèi)收縮。

該方法還可以包括以下典型的常規(guī)步驟中的任意步驟：生產(chǎn)連續(xù)的長絲；將連續(xù)的長絲切割成具有預定長度L的多個長絲10；以及對長絲10的尖端表面50進行仿形切削、修整、端部倒圓角、拋光。在本公開的方法中，如果適當，可以使用實現(xiàn)這些步驟的任何已知手段。例如，生產(chǎn)連續(xù)的雙組分或多組分長絲可以在牽拉之后通過共擠出方法來實現(xiàn)。擠壓或共擠壓可以包括多種紡紗技術，諸如例如濕紡紗、干紡紗、熔融紡紗、凝膠紡紗、電紡紗、射流濕紡紗等。用于連續(xù)生產(chǎn)具有恒定橫截面的復合長絲的另一技術在現(xiàn)有技術中被已知為“拉擠成型”。

在示意性地示出了本公開的方法的圖12中，連續(xù)的多組分長絲11可以在擠拉成型站310處例如通過拉擠成型技術生產(chǎn)。連續(xù)長絲11隨后可以在修整站320處被切割成具有預定長度的多個長絲。切割可以通過任何常規(guī)的切割手段——諸如切割刀和激光束——或通過已知的化學手段來實現(xiàn)。長絲的尖端表面50的包括端部倒圓角的拋光/仿形切削可以例如在拋光站330處通過本領域已知的任何適當?shù)脑O備來實現(xiàn)。長絲10的尖端表面50可以仿形切削以獲取任何所需的形狀，諸如例如凸狀形狀、凹狀形狀、平坦的形狀(平面或者成角度的)以及它們的任何組合。

為了實現(xiàn)具有所需形狀和深度的凹口40在長絲10的尖端表面50處的形成，該方法可以有益地包括下述步驟：防止內(nèi)部材料30在長絲內(nèi)部相對于外部材料20在從長絲10的尖端表面移除的位置處移動。因此，將自然地使內(nèi)部材料30基本上在遠離長絲10的尖端表面50的一個縱向方向上收縮。因此，對長絲的尖端表面50進行仿形切削的步驟可以在使內(nèi)部材料30在外部材料20內(nèi)收縮之前有益地執(zhí)行。同樣地，防止內(nèi)部材料30在長絲10內(nèi)相對于外部材料20移動可以在使內(nèi)部材料30在外部材料20內(nèi)收縮之前有益地執(zhí)行。

可以使用允許將內(nèi)部材料30相對于外部材料20固定在遠離長絲的自由端部的位置處的任何適當?shù)募夹g。在該方法的一個實施方案中，長絲10可以在長絲的與長絲的尖端表面51相反的端部處附至口腔護理工具的本體。這可以通過使用將清潔長絲附接至諸如牙刷之類的口腔護理工具的任何已知的方法來完成。這些方法的非限制性示例包括裝訂、用塑料材料二次成型、所謂的熱簇絨、以及它們的任何組合。在圖12中示出的方法的示例性實施方案中，長絲10可以在嵌置站340處被嵌置到諸如牙刷300之類的口腔護理工具的本體中。

另選地，長絲10可以被允許在其兩個端部處形成凹口40。例如，在使用傳統(tǒng)裝訂技術的制刷方法中，在裝訂的區(qū)域中，長絲可以被折疊，并且附接至刷以在簇空中形成U形狀。在此，長絲的中央部可以通過錨定劑或插塞附至刷頭部。此類長絲將具有形成兩個尖端表面的相反尖端。典型的裝訂不可以在裝訂的區(qū)域中將內(nèi)部材料緊固至外部材料。因此，內(nèi)部材料的收縮將發(fā)生在長絲的兩個端部處——并且將很可能導致內(nèi)部材料從兩個尖端表面收縮。因此，凹口可以形成在U形長絲的兩個端部處。對應的凹口——即，通過同一股第二材料的收縮形成的這些凹口——將很可能具有相等的深度。

在內(nèi)部材料30已經(jīng)在遠離尖端表面50的位置處附至外部材料20或者被防止相對于外部材料20在遠離尖端表面50的位置處移動之后，可以使內(nèi)部材料30在外部材料20內(nèi)收縮，從而從長絲10的尖端表面50向下收縮。另選地，如本文在裝訂的背景下所述的，可以使內(nèi)部材料30在長絲10的兩個端部處收縮。在圖12示出的方法的示例性實施方案中，內(nèi)部材料30或整個長絲10可以例如在加熱站350處被加熱至第一溫度。第一溫度是介于內(nèi)部材料30的玻璃化轉變溫度與熔融溫度之間的溫度——并且可以是例如用于從90℃至140℃的聚酰胺。

通常，半結晶聚合物——例如Nylon、PET和PBT——的收縮和結晶行為是密切相關的。一種類型的結晶行為取決于溫度和時間。緩慢冷卻例如可能導致高度結晶，這可能導致相對較高的收縮率。另一方面，溫度的快速下降可能導致較低程度的結晶，這可能導致相對較低的收縮率。填充物由于其低的膨脹能力而可能影響收縮行為。本領域的技術人員將領會到，半結晶聚合物的性能不僅可以通過結晶度來確定，還可以通過諸如例如分子鏈的尺寸和取向之類的其它因素來確定。另一種類型的結晶可能在用于制造纖維和膜的擠壓時發(fā)生。在典型的擠壓過程中，聚合物被迫壓通過噴嘴，這在材料中產(chǎn)生張應力，從而導致該材料的分子的至少部分對準。此類對準可以被認為是結晶，并且此類對準還影響材料性能。諸如尼龍6、尼龍66、聚酯(乙烯對苯二酸酯)和聚乙烯之類的單向定向的線性聚合物將在暴露于介于玻璃轉變點與熔融點之間的溫度時收縮。除此之外，收縮速率還將取決于材料以及在纖維擠壓、向下牽拉和冷卻過程期間的工藝參數(shù)。

此后，內(nèi)部材料30或整個長絲10可以例如在冷卻站360處被冷卻至第二溫度。在此，長絲10可以例如在冷水浴或冷空氣中進行淬火處理。另選地，長絲10可以簡單地暴露于例如約15℃至約25℃的環(huán)境室溫。

內(nèi)部材料30從尖端表面50的下沉或收縮大體發(fā)生在平行于長絲10的縱向軸線T的方向上。因此，內(nèi)部材料30的下沉導致具有壁46的凹口40的形成，該壁46大體平行于長絲10的縱向軸線T。

在該方法的一個示例性實施方案中，具有多個長絲10的牙刷300的頭部可以例如在汽蒸罐中被加熱至約100℃-130℃的溫度，并且隨后例如通過冷水或者通過環(huán)境空氣溫度被冷卻至約20℃。在典型的手動或動力牙刷中，例如，長絲的長度是約6mm至約15mm。凹口的由尖端表面與凹口的底部之間的距離限定的平均深度可以是約10μm至約50μm。這相當于內(nèi)部材料和外部材料的各自的收縮率之間的0.067％-0.833％的差值。本領域的技術人員將領會到，在給定的長絲10中，內(nèi)部材料30與外部材料20之間的熱收縮率差越大，通過該收縮形成的凹口40越深，所有其它相關參數(shù)是恒定的。

該方法的另一實施方案可以涉及使長絲10反復地彎曲多次。此類彎曲可以相對于長絲的縱向軸線在多個方向上有益地執(zhí)行。例如，具有包含作為外部材料20的PET和作為內(nèi)部材料30的Nylon的長絲的牙刷可以經(jīng)受對包括牛牙釉質(zhì)的平坦表面進行刷洗。內(nèi)部材料在約4000個行程之后開始從長絲10的尖端表面50收縮或下沉。隨著牙刷上的長絲10繼續(xù)對表面進行刷洗，凹口40的深度繼續(xù)增大。在約20000個行程之后，凹口40可以達到約5μm至約15μm的深度。這導致了呈現(xiàn)空隙的凹口40、尖銳表面邊緣45、以及從凹口的邊緣45向下延伸至凹口的底部47的縱向壁46的形成。表面邊緣可以具有小于5μm的曲率半徑R。在其它實施方案中，曲率半徑可以小于4μm，小于3μm，以及甚至小于2μm。

另選地或此外，凹口40也可是由于通過消費者進行的日常刷牙而形成的。具有本公開的長絲的牙刷的持續(xù)使用將導致內(nèi)部材料的下沉和凹口的深度的增大的連續(xù)過程。這繼而將有利于具有本公開的長絲的刷的去菌斑和污漬的性能。因此，例如，在口腔護理的背景下，本公開提供了包括具有設置在刷毛的尖端表面上的尖銳邊緣凹口的刷毛的口腔護理工具，該尖銳邊緣凹口不會隨著時間的流逝而裂化——反而甚至可能改善口腔護理工具的牙齒清潔性能。包括常規(guī)刷毛簇的典型牙刷被期望在開始使用其時提供最好的牙齒清潔性能。每次使用時，刷毛的清潔功效將逐漸地下降，主要是因為刷毛材料趨于釋放剛性并且彎曲恢復。本領域眾所周知的是，在正常磨損的約三個月之后，牙刷的去菌斑和污漬功效相對于新牙刷大體上下降。將新牙刷與已經(jīng)人為地磨損以模擬使用三個月的牙刷相比，一個公開的臨床研究證明：與就磨損牙刷而言的平均減小量0.3——30％的減小量((0.39-0.30)/0.30×100＝30％)——相比，在單次刷洗之后，就新牙刷而言的整個口腔菌斑的平均減小量是0.39。參見Journal of Clinical Dentistry,P.Warren et al.,Vol.XIII,#3,2002，牙醫(yī)普遍認同：人們應該每三個月或四個月或者在刷毛變得磨損的情況下盡快地更換牙刷。

另一方面，本公開的纖維具有保持并且甚至在某種程度上增大牙刷的牙齒清潔功效的能力——由于帶尖銳邊緣的凹口的存在或者在使用期間的形成/加深，所述帶尖銳邊緣的凹口可能由于長絲的撓曲和彎曲而形成和/或加深，長絲的撓曲和彎曲通常在牙刷被使用時發(fā)生。因此，盡管在長絲的尖端處不具有凹口的傳統(tǒng)清潔長絲被期望在長絲的初始使用期間減小傳統(tǒng)清潔長絲的去污漬功效，但本公開的清潔長絲被期望隨著時間的流逝而保持并且甚至改善清潔長絲的去污漬功效。

示例如現(xiàn)有技術中所公知的，包含作為內(nèi)部材料的Nylon和作為外部材料的PET且具有7密耳(177.8微米)的直徑的復合、大體圓筒形單絲可以共擠出。長絲包括包含標準Nylon-6的若干股內(nèi)部材料，每股內(nèi)部材料具有30微米的直徑。如圖9和圖9A中所最佳地示出的，多股的圖案可以是基本上對稱的，其中，六股圍繞一個中央地/軸線地定位的股均勻地分布(在彼此成約30度的圓形空間處)。多股與彼此且與長絲的周緣大致等間距地分布。

長絲隨后被切割以形成單獨的刷毛，所述單獨的刷毛被裝訂到牙刷頭部上以形成統(tǒng)一長度為約11毫米的簇。簇被修整，以具有包括多個尖端表面的大體平坦工作表面。各個長絲的自由端部可以被倒圓角，如現(xiàn)有技術中已知的。利用例如帶有Robinson反向散射探測器和Oxford儀器EDS的Hitachi S3500N型掃描電子顯微鏡來獲取尖端表面的微觀圖像，圖9。圖像顯示：在尖端表面上的由外部材料包圍的內(nèi)部材料的部分與外部材料大體上相平，即，所述部分相對于由外部材料形成的尖端表面不收縮也不突出。

此后，牙刷的長絲可以通過與由自動聚合的甲基丙烯酸酯樹脂表面或者僅用于在超純水中進行20000刷洗行程的甲基丙烯酸酯樹脂表面包圍的牛牙釉質(zhì)表面摩擦進行處理。在處理階段期間，利用Hitachi S-3500N SEM周期性地獲取尖端表面的微觀圖像，以直觀尖端表面結構的變化，圖9A。圖像顯示：在4000至20000行程之后，在尖端表面上由外部材料包圍的內(nèi)部材料的每個部分向下收縮或者“下沉”。內(nèi)部材料在凹口中的每個凹口中下沉的深度可以在凹口之間變化。在圖9A中示出的長絲的示例性實施方案中，例如，凹口具有約5μm(0.005mm)至約13μm(0.013mm)的深度。然而，本領域的技術人員將容易地領會到，在其它實施方案中，凹口的深度可以不同。凹口的深度可以是但不局限于例如1μm至30μm，1μm至15μm，2μm至20μm，2μm至10μm，3μm至30μm，4μm至20μm，5μm至15μm以及5μm至10μm。

用于制備測試用的牛牙釉質(zhì)表面的方法可以如在由Stookey,G.K.、Burkhard,T.A.、Schemehorn,B.R.于1982年11月在Dental Research 61(11),pp.1236-1239的期刊中公布的名稱為“In Vitro Removal of Stain with Dentifrice”的文章中所描述的大致相同的方式執(zhí)行，該文章通過參引并入本文中。樣本制備可以包括以下步驟。牛常設中央門牙被切割以獲得大約10mm²的唇形釉質(zhì)樣本。樣本被嵌置在自動聚合的甲基丙烯酸酯樹脂表面中，其中，僅釉質(zhì)表面被暴露。釉質(zhì)表面在恒定的水流下利用100號粒度的砂光介質(zhì)并且隨后通過600號粒度的砂光介質(zhì)在寶石輪上進行磨平并拋光。通過在0.12N鹽酸中浸泡60秒、之后在碳酸鈉的過飽和溶液中浸泡30秒來對樣本進行略微地浸蝕。通過1％植物酸執(zhí)行最后的浸蝕60秒；(5)將樣本在去離子水中進行沖洗。隨后，可以進行測試表面的著色過程，包括以下步驟。樣本被附接至不銹鋼桿并且安裝在著色裝置上，該著色裝置包括支承2-rpm馬達的不銹鋼缸體的平臺。位于缸體下方的是2-Liter的可移除槽，該可移除槽容納著色液體培養(yǎng)基，該液體培養(yǎng)基包括8.6g細磨速溶咖啡、8.6g細磨速溶茶、6.5g胃黏蛋白、以及熔化到2000ml的經(jīng)殺菌的胰酶解酪蛋白大豆培養(yǎng)基的0.13g氯化鐵；該培養(yǎng)基還包含24小時Sarcinalutea turtox culture的約104ml。帶有附接的釉質(zhì)樣本以及就位的著色液體培養(yǎng)基的裝置隨后被布置在處于37℃的培養(yǎng)機中。樣本連續(xù)地旋轉穿過著色液體培養(yǎng)基和空氣。在四個作業(yè)日內(nèi)，著色液體培養(yǎng)基每天更換兩次。隨著每次液體培養(yǎng)基改變，用去離子水對槽和樣本進行沖洗以移除任何松散沉積物。在四天的著色周期之后，黑暗地著色膜或涂層呈現(xiàn)在釉質(zhì)表面上。隨后，可以將樣本從著色裝置移除、充分地沖洗、并且冷凍直到使用為止。

每個薄片可以在其背部上以及一個側部上利用永久性墨水進行獨立地編號。隨后，可以利用分光光度計或數(shù)字成像方法獲取著色牛薄片的圖像。就所有的測量而言，薄片應該被布置在相同的取向上。隨后，可以利用可以用于每個薄片的最大關注區(qū)域經(jīng)由優(yōu)化數(shù)字成像軟件對圖像進行模糊并分析。就所有圖像而言，每個圖像的像素數(shù)目均應該在10％至15％內(nèi)。軟件分析提供報告在CIEL*a*b*c顏色空間中的污漬的基線顏色值。不應該使用具有大于45的基線L*值的薄片。隨后，可以將帶圖像的薄片分類成三組，使得就研究的所有階段而言，平均的L*基線值是類似的。

購自Sabri Dental Enterprises Inc.of Illinois的具有附件的A V-8交叉刷洗機，ISO/ADA Design可以用于根據(jù)ISO/DIS標準規(guī)范11609對具有長絲的牙刷的性能進行測試，該長絲包括本公開的凹口。機器在每一側設計有四個站；這有利于正時實驗，以對用于每一側的刷洗階段進行命名并且保持通過所有刷。八個測試樣本的站可以包封有用于測試的牙刷。測試樣本上的可調(diào)節(jié)刷洗壓力可以是約10gram至約1000gram，并且更具體地是約150gram至約200gram。通過可調(diào)節(jié)的行程控制，機器的刷洗行程速度可以設定為每分鐘100或200行程，并且更具體地可以使用每分鐘176.5行程、或2.94赫茲、或每68秒200行程。行程長度是跨過一平方厘米的薄片的約3.8厘米。牙刷應該被定向在機器上，使得牙刷的清潔元件/長絲垂直于測試表面。

隨后，如上所述具有在長絲或刷毛的尖端表面處包括凹口的長絲或刷毛的牙刷可以在刷洗機器上在將污漬從校準的帶污漬的牛釉質(zhì)薄片移除污漬時進行測試。對比而言，具有標準筒形長絲——該長絲具有相同的直徑、長度和修整簇圖案(但在長絲的尖端表面處沒有凹口)——的牙刷也可以用于將污漬從以相同的方式校準的帶污漬的牛釉質(zhì)薄片移除。

牙刷可以準備用于如下那樣安裝在機器上。牙刷的柄部可以在牙刷的頸部切斷，以留約2-3cm的刷本體，從而用于安裝在機器上。隨后，可以穿過頸部鉆孔，使得銷可以嵌置在該孔中。刷頭銷可以插入到刷洗站塊中并且利用尼龍拇指螺釘和螺母(螺釘：#6-32×3/4"，螺母：#8-32；可以從Small Parts,Inc.,of Florida獲得)螺紋連接就位。應該將彈簧正確地定位到每個牙刷機構中，以將大約50-200gram的張力施加到每個牙刷上(利用OHAUS Spring Scale所測量的)。

就測試刷洗而言，三個薄片中的最小薄片可以用于每個處理階段，并且數(shù)據(jù)可以報告為平均值。薄片可以布置在刷洗機上并且用于張緊螺釘來緊固。通常，薄片在刷洗之間于站之間移動(而刷頭保持就位)，并且在每個刷洗處理之后旋轉90°，以避免釉質(zhì)中的凹槽的形成，該凹口可能是因在同一方向上連續(xù)地刷洗造成的。玻璃管填充有懸浮液/溶液或水，并且安裝在正在使用的每個刷洗站；玻璃管可以用3.5"×1.5"的橡皮筋緊固。水/溶液/懸浮液應該以約45度的角度覆蓋所安裝的薄片。

機器的計數(shù)器應該重設成所需的行程數(shù)目，并且機器可以啟動。行程的標準數(shù)目是用于初始刷洗的200，并且機器設定成每1分鐘08秒200行程的頻率。隨后的行程或時間數(shù)目可以由清潔或漂白的速率來確定。所報告的行程的數(shù)目是累加的；因此，如果第一刷是200行程，并且希望看到1000行程的結果，則機器應該被設定成刷洗另一800行程(200+800＝1000)。用于去除污漬的推薦標準是刷200,1000和2000行程(以及按需，是其間的任何行程)，并且用于測試沉積物保留10000和20000行程總數(shù)。

在刷洗期間，每個刷應該定向成垂直于薄片的表面，并且薄片應該相對于刷的頭部定中心以用于進行表面的均勻刷洗。隨后，可以在每次刷洗之后對薄片進行成像，并且針對CIEL*a*b*值方面的變化進行分析。測量并報告CIEL*a*b*c*顏色空間中的顏色的技術可見于例如Hunter,Richard S.,and Harold,Richard W：The Measurement of Appearance,2nd ed.,John Wiley and Sons,Inc.New York,NY USA,1987；以及CIE International Commission on Illumination,Recommendations on Uniform Color Spaces,Color-Difference Equations,Psychometric Color Terms,Supplement 2 to CIE Publication 15,Colorimetry,1971and 1978；這兩篇文獻通過參引并入本文中。

Delta E(ΔE)，或Delta L*(ΔL*)或(dL*)可以用來報告污漬去除。ΔE＝0.5((L2*-L1*)^2+(a2*-a1*)^2+(b2*-b1*)^2)。a*值被認為對總體的結果幾乎不具有影響；并且a*和b*在漂白/清潔過程期間在它們的變化方面并非是線性的。因此，出于按該方法進行污漬去除測試的目的，可能不推薦遵循a*或b*值。牛薄片通常在著色的20秒時的L*值開始，并且可以被漂白至80-85的L*值。L*的比例尺是0-100。

可以在廣闊的采光條件下利用JVC KY-F75U CCD相機來捕獲圖像。相機可以相對于光線定位在45°/0°幾何形狀處，并且通過標準的顏色控制圖表每小時進行校準?？梢越?jīng)由優(yōu)化的圖像分析軟件以及報告在CIEL*a*b*c*顏色空間中的數(shù)據(jù)對圖像進行分析。

如圖14的去污漬圖表中所示，與具有筒形長絲的牙刷相比，具有在尖端表面處具有凹口的長絲的牙刷更加顯著地去除污漬。圖14的圖表還示出了具有凹口(“Ave dL*凹口”)的長絲的去污漬功效隨著刷洗行程的數(shù)目增大。

雖然在本文中說明和描述了具體的實施方案，但是在不脫離本發(fā)明實質(zhì)和范圍的情況下可進行各種其它改變和變型。此外，雖然本文描述了本發(fā)明的各種方面，但此類方面無需以組合方式來利用。因此，旨在于所附權利要求書中涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的所有此類改變和變型。

如本文可使用的術語“實質(zhì)上”、“基本上”、“約”和“大致”表示可屬于任何定量比較、值、量度或其它表示的不確定性的內(nèi)在程度。這些術語還表示定量表示可不同于所述參考值而不造成討論中的主題的基本功能有變化的程度。此外，本文所公開的量綱和值不旨在被理解為嚴格地限于所述的精確數(shù)值。相反，除非另外指明，否則每個這樣的量綱旨在表示所述值以及圍繞該值功能上等同的范圍。例如，公開為“5μm”或“20℃”的值旨在分別表示“約5μm”或“約20℃”。

除非明確地排除或換句話講有所限制，本文中引用的每一篇文獻的內(nèi)容，包括任何交叉引用或相關專利或專利申請以及本申請對其要求優(yōu)先權或其有益效果的任何專利申請或專利，均據(jù)此全文以引用方式并入本文。任何文獻的引用不是對其相對于任何本發(fā)明所公開的或本文受權利要求書保護的現(xiàn)有技術的認可，或不是對其單獨地或以與任何其他參考文獻或多個參考文獻的組合提出、建議或公開了此類發(fā)明的認可。此外，如果此文獻中術語的任何含義或定義與以引用方式并入本文的文獻中相同或類似術語的任何含義或定義相沖突，則將賦予此文獻中的該術語或根據(jù)上下文所暗含的含義或定義為準。