CEPILLO DE DIENTES.(ES2186215)

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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kInt. Cl. : A46D 1/00
11 Número de publicación:
2 186 215
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ESPAÑA
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 98942684.6
kFecha de presentación: 23.07.1998
kNúmero de publicación de la solicitud: 1 014 830
kFecha de publicación de la solicitud: 05.07.2000
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54 Tı́tulo: Cepillo de dientes.
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73 Titular/es: UNILEVER N.V.
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72 Inventor/es: Savill, Derek Guy
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74 Agente: Carpintero López, Francisco
30 Prioridad: 01.08.1997 GB 9716394
Weena 455
3013 AL Rotterdam, NL
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
01.05.2003
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
ES 2 186 215 T3
01.05.2003
Aviso:
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En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art. 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
ES 2 186 215 T3
DESCRIPCION
Cepillo de dientes.
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Esta invención se refiere a un cepillo de dientes, y en particular a un cepillo de dientes que tiene una
forma perfeccionada de cerdas.
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Desde hace mucho tiempo se conoce el uso de cepillos dentales para la higiene dental, como forma
tanto de limpiar la boca como también de introducir en ella cierto grado de frescor. Los cepillos de dientes
comprenden tı́picamente una cabeza con un mango, presentando la cabeza cierto número de mechones
que se utilizan para efectuar la verdadera limpieza. Tı́picamente, la cabeza comprende cierto número de
mechones de cerdas dispuestos en una configuración apropiada. Los mechones de cerdas están compuestos
de hecho por cierto número de cerdas individuales que pueden fijarse en la cabeza del cepillo de cierta
forma apropiada.
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Los cepillos dentales comunes tienen tı́picamente cerdas hechas con un material sintético tal como
nylon. Las cerdas de nylon se sujetan tı́picamente en posición en la cabeza del cepillo por medio de
elementos de fijación, utilizándose cada elemento de fijación para sujetar en posición las cerdas en un
mechón, consistiendo las cerdas de cada mechón dado en cierto número de segmentos de nylon doblados
en dos y fijados en el centro por el elemento de fijación. Una vez fijadas todas las cerdas en posición en la
cabeza del cepillo de dientes, se trabajan las cerdas para darles la forma y tamaño adecuados mediante
procedimientos conocidos, por ejemplo por medio de una hoja giratoria. Los extremos de la cerdas pueden
presentar diferentes formas para proporcionar distintos beneficios de limpieza.
Este tipo conocido de cepillo de dientes tiene las cercas constituidas por filamentos de nylon,
comúnmente 6,12 filamentos de nylon que tı́picamente tienen un diámetro de 0,15-0,25 mm, frecuentemente 0,2 mm, siendo necesario este grosor para aportar la necesaria rigidez a las cerdas, a fin de
permitir ejercer una suficiente limpieza dental. Este diámetro representa también la distancia mı́nima
que puede existir entre cerdas, y por tanto influye sobre el grado real de contacto entre las cerdas y
la superficie de los dientes. Este grado de contacto es importante puesto que cuanto mayor sea, más
eficaz será la limpieza. Cuando se limpian superficie dentales planas con un cepillo nuevo, el contacto
tiene lugar fundamentalmente entre las puntas de las cerdas y la superficie. En este caso, el grado real
de contacto lo da la suma de las superficies individuales de contacto entre cada extremo de cerda y la
superficie dental. Estas superficies individuales de contacto son resultado de la deformación elástica de
las puntas redondeadas de las cerdas. Filamentos más finos permiten confeccionar cepillos dentales con
mechones más densos y zonas reales de contacto mayores. Tales cepillos son pues más eficaces.
La presente invención proporciona en su primer aspecto un cepillo de dientes en el cual los filamentos
comprenden Poli(tereftalato de trimetileno) (PTT).
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PTT es disponible comercialmente como una resina expendida por Shell Chemical Company, One
Shell Plaza, PO BOX 2463, Houston, Texas 77252-2463. La resina PTT puede procesarse en filamentos de manera normal, utilizando materiales parecidos y se puede estirar para hacer filamentos de un
diámetro apropiado utilizando técnicas conocidas. Los filamentos de PTT pueden obtenerse comercialmente de Shakespeare Monofilament Division, 611 Shakespeare Road, PO Box 4060, Columbia, South
Carolina 29240, USA.
En tal tipo de cepillo de dientes, el cuerpo del cepillo (es decir, la cabeza y el mango) pueden confeccionarse por procedimientos ordinarios tales como moldeo por inyección, utilizando materiales comunes.
Los filamentos pueden unirse también a la cabeza del cepillo mediante técnicas conocidas, por ejemplo
sujetando las cerdas en la cabeza mediante elementos de fijación.
Dos propiedades dictan si un polimero es adecuado como componente de cerda para cepillo de dientes,
en primer lugar la rigidez flexural y en segundo lugar la posibilidad flexural de recuperación. Estas propiedades dictan también el tamaño de las cerdas, por ejemplo una cerda que comprenda un polı́mero con
un alto grado de rigidez flexural y de facultad de recuperación será más rı́gida que otra con baja rigidez
flexural y baja recuperación, permitiendo ası́ que las cerdas sean más delgadas y que puedan reunirse
más cerdas en un mechón, proporcionando con ello una mayor superficie de contacto.
La rigidez flexural, es determinada por el módulo elástico axial del polı́mero estirado. Este módulo
es de aproximadamente 3 GPa tanto para el nylon seco 6,12 como para el PPT. Sin embargo, el agua
plastifica el nylon 6,12 y el resultado es aproximadamente un 40 % de pérdida en el módulo elástico axial
y, en consecuencia, en la rigidez. En contraste, el efecto del agua sobre el PPT es despreciable. Esto
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significa que un filamento de PPT de 180 µm de diámetro tendrá aproximadamente la misma rigidez en
húmedo que cerdas de nylon de 200 µm de diámetro. Los cepillos dentales, construidos aproximadamente
utilizando filamento de PPT por consiguiente ofrecen un grado de eficacia mayor de limpieza sobre los
equivalentes de nylon, debido a que para una rigidez flexural dada, pueden ser ligeramente más finos que
las cerdas de nylon 6,12. Pueden, por consiguiente agruparse más estrechamente, proporcionando una
mayor superficie de contacto.
La facultad de recuperación flexural se correlaciona con la recuperabilidad tensil que es un dato estadı́stico industrial normal para un material. Un material con un alto grado de recuperación tensil podrá
resistir la deformación cuando se utilice como material de cerdas para un cepillo de dientes. Esta deformación es la deformación permanente de las cerdas que resulta de las cargas o tensiones flexurales
cı́clicas inducidas durante el proceso del cepillado de dientes. La facultad de recuperación tensil y en
consecuencia la resistencia a la deformación es determinada tanto por el tipo de polı́mero como por la
forma en que se procese.
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Sobre esta base, cualquier material ideal de filamento deberá tener tanto un módulo elástico flexural
relativamente alto como un excelente grado de recuperación flexural.
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Por desgracia, los filamentos poliméricos comúnmente utilizados con un alto módulo de elasticidad
axial, tales como polietileno de alto peso molecular como Kevlar, tienen un bajo grado de recuperación
flexural.
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Hemos descubierto con sorpresa que el PPT muestra un grado de recuperación flexural superior al
tiempo que ofrece un módulo de elasticidad axial similar al nylon 6,12. También hemos comprobado que
algunos materiales poliméricos con estructura similar al PPT, por ejemplo poli(tereftalato de etileno)
(PET) y poli(tereftalato de butileno) (PBT) tienen significativamente un grado más pobre de recuperación flexural que el PPT.
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En ciertas formas de realización de la invención, los filamentos pueden comprender solamente PPT
estirado. Sin embargo, en otras formas de ejecución consideradas de la invención se puede coextruir PPT
con otros polı́meros, por ejemplo polı́meros que tengan un alto módulo elástico flexural. Un ejemplo de
tal polı́mero de coextrusión es el PET, que puede confeccionarse con un módulo elástico flexural más
elevado (10 GPa) que otros polı́meros, tales como PBT (3 GPa). Entre las posibles coextrusiones, una
forma preferida de realización es la de coextruir filamentos con un núcleo de PET y una cubierta de PTT,
con productos de la coextrusión que generalmente ofrecen un equilibrio entre la eficacia de limpieza y la
resistencia a la deformación que deben ser óptimas en un cepillo de dientes dado.
Como alternativa a un producto de la coextrusión de polı́mero con PTT o a los productos de la coextrusión de cubierta/núcleo, se considera también que se pueden hacer fibras coextruı́das de PTT con otro
polı́mero, por ejemplo PET, donde las corrientes del PTT y del otro polı́mero se coextruyen yuxtapuestas.
Al hacerlo, es posible producir un polı́mero coextruı́do que puede presentar hendiduras reguladas en los
extremos, las cuales pueden significar una mejor superficie de contacto durante la limpieza. Es también
posible coextruir con polı́meros que se expandan al contacto con el agua, tales como nylon 6,12. Si se
hacen tales productos de la coextrusión, esta expansión puede hacer que se flexionen progresivamente los
filamentos al entrar en contacto con el agua. Ası́ pues, durante el cepillado dental, esta flexión permite
que las cerdas limpien superficies dentales que en otro caso no se limpiarı́an.
Es también otra forma de ejecución considerada de la invención poder hacer una fibra o producto
de la coextrusión de PTT que tenga un núcleo hueco. El corte transversal de las cerdas en un cepillo
de dientes según la invención puede presentar cualquier forma regular o irregular, por ejemplo circular,
ovalada, rectangular, en forma de estrella, triangular etc.
Describiremos a continuación la invención con mayor detalle, a modo de ejemplo.
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Ejemplo 1
Se evaluaron las propiedades mecánicas de tensión de monofilamentos utilizando un instrumento de
tensión/compresión con desplazamiento regulado (Instron 5566). Se montó un segmento del filamento
de calibre 50 mm, verticalmente, en el instrumento, utilizando mordazas de compresión. Se unió una
mordaza a un punto fijo en el extremo inferior del instrumento y la otra fue unida a una célula de carga
que se montó por debajo de la cruceta móvil del instrumento. La fuerza de tensión desarrollada fue
continuamente observada al tensarse el filamento a 50 mm/min hasta que se produjo la fractura del fila3
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mento. Los datos brutos fuerza/desplazamiento se convirtieron en datos carga/deformación utilizándose
la superficie inicial en sección transversal y la longitud de la muestra. Se calculó el módulo elástico axial a
partir de la pendiente la curva de carga/deformación en la zona de deformación de 0-2 %. Esta pendiente
se calculó utilizando el método de cuadrados mı́nimos.
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Los valores tı́picos medidos de este modo a 20◦ C y humedad relativa del 45 % fueron:
Polı́mero
Suministrador
Diámetro
(µm)
Módulo
elástico
(GPa)
PET
Hoechst
200
7,6
Nylon 6,12
Du Pont
157
3,4
PBT
Whiting
178
3,2
PTT
Shakespeare
Monofilament
175
3,0
PTT
Shakespeare
Monofilament
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2,7
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Ejemplo 2
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Se estableció la recuperabilidad flexural de un polı́mero midiendo la facultad de recuperación tensil.
Para las mediciones de recuperabilidad tensil, se tensó cada muestra de 50 mm a razón de 20 mm/min
hasta que se impuso una deformación del 20 %. Se dejó entonces relajar la muestra a esta deformación
del 20 % durante 2 minutos antes de hacer retroceder la cruceta a razón de 20 mm/min con el fin de permitir que la muestra empezase a recuperarse de la deformación impuesta. La longitud a la cual la fuerza
desciende hasta cero durante este proceso da una medida de la inmediata extensión residual que puede
convertirse en la deformación residual inmediata dividiendo por la longitud inicial del calibre. Después
de otros cinco minutos de mantenimiento a 0 % de deformación, se desplazó nuevamente la cruceta a 20
mm/min para volver a tensar la muestra. La longitud a la cual la fuerza sube sobre cero durante este
proceso da una medida de la longitud recuperada después de otros 5 minutos de recuperación a 0 % de
deformación. Esto puede decirse que da una medida de la extensión residual final que puede convertirse
en la deformación residual final dividiendo por la longitud de calibrado inicial.
Se calcula a continuación la recuperabilidad inicial mediante:
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% recuper. inmediata =
100 x (deformac. inicial impuesta - deformac. residual inmediata
deformación inicial impuesta
Se calcula a continuación la recuperabilidad final como sigue:
50
% de recuper. final =
55
100 x (deformac. inicial impuesta - deformac. residual final
deformación inicial impuesta
Los valores tı́picos ası́ medidos para una deformación inicial impuesta de 0,2 fueron:
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Polı́mero
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Diámetro
(µm)
Recuperación inicial %
Recuperación final %
PTT
175
90,4
99,8
PTT
208
87,5
99,2
PBT
178
73,8
84,3
Nylon 612
157
54,6
67,5
PET
200
25,1
38,9
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Puede verse que el monofilamento PTT es casi completamente recuperable a partir de una deformación impuesta del 20 %.
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Puede verse claramente que mientras las mediciones obtenidas de la recuperabilidad tensil en el nylon,
PET y PBT son bajas, el valor correspondiente al PTT es sorprendentemente elevado.
Con referencia al dibujo que se acompaña, diremos que la figura única es una vista en perspectiva,
simplificada, parcialmente en despiece de la cabeza de un cepillo de dientes confeccionado de acuerdo con
la invención.
Con referencia al dibujo, una cabeza 1 de cepillo de dientes se hace con un material plástico tal como
polietileno, y se moldea por inyección utilizando técnicas comunes. Se pueden fijar las cerdas en la cabeza
del cepillo utilizando técnicas conocidas, tales como fijar segmentos doblados de la cerda en la cabeza 1
por medio de elementos de fijación 3. Cada uno de estos elementos 3 queda asociado a cierto número
de pares de cerdas 2 constituidos por filamentos sencillos de PTT plegados hacia atrás sobre sı́ mismos,
pasando el elemento de fijación a través de las porciones plegadas 4 del filamento. Una vez fijadas en
posición todas las cerdas 2 en la cabeza 1, se trabajan los extremos distales 2a de las cerdas para darles
la forma y tamaño deseados utilizando técnicas conocidas. Los filamentos de PTT tienen un diámetro
de 0,18 mm y pueden hacerse por cualquier procedimiento conocido, tal como hilatura en fundido, o el
procedimiento de enfriado y tensado descrito en el documento EP-A-0 745 711 (Shell). Aunque se puede
utilizar cualquier forma conocida de producción de PTT para fabricar fibras adecuadas para ser usadas
como mechones de cepillo de dientes, esta solicitud describe un procedimiento preferido. Las cerdas en
esta forma de ejecución son de un núcleo sólido de PTT, aunque pueden también considerarse los productos de coextrusión arriba descritos y los filamentos de núcleo hueco que comprendan PTT.
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REIVINDICACIONES
1. Un cepillo de dientes que tiene filamentos que comprenden poli(tereftalato de trimetileno).
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2. Un cepillo de dientes según la reivindicación 1, en el que los filamentos están hechos solamente con
poli(tereftalato de trimetileno).
3. Un cepillo de dientes según la reivindicación 1, en el cual los filamentos son productos de coextrusión de poli(trimetileno tereftalato) con otro material polimérico.
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4. Un cepillo de dientes según la reivindicación 3, en el cual los filamentos son productos de coextrusión lado a lado.
5. Un cepillo de dientes según las reivindicaciones 3 y 4, en el cual el filamento es un coextrudato
de poli(tereftalato de trimetileno) y un material que tiene un módulo elástico axial más elevado que el
poli(tereftalato de trimetileno).
6. Un cepillo de dientes según la reivindicación 5, en el cual el material que tiene un módulo elástico
axial más elevado que el poli(tereftalato de trimetileno) es poli(tereftalato de trimetileno).
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7. Un cepillo de dientes según la reivindicación 3 o la 4, en el cual el coextrudato es nylon.
8. Un cepillo de dientes según la reivindicación 1 o la 3, en el que el filamento tiene un núcleo de un
material polimérico y una cubierta de otro material polimérico.
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9. Un cepillo de dientes según la reivindicación 8, en el que el núcleo es poli(tereftalato de trimetileno)
y la cubierta es poli(tereftalato de trimetileno).
10. Un cepillo de dientes según las reivindicaciones 1-4, en el que el filamento tiene un núcleo hueco.
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE)
y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la
aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a
España y solicitadas antes del 7-10-1992, no producirán ningún efecto en España en
la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como
tales.
Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluı́da en la mencionada
reserva.
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