[发明专利]在长期暴露于紫外线时具有稳定性的不透明彩色和白色单丝

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2006年12月22日提交的美国临时申请60/876,839的优先权，该专利申请全文以引用方式并入本文。

发明领域

本发明涉及可用于牙刷中的不透明和白色单丝。更具体地讲，本发明涉及对化学降解、光引发或热引发降解具有增强的抗性的不透明和白色单丝。

发明背景

制造用作牙刷刷毛的长丝以及制造方法均是已知的。例如，此类刷毛和制造方法描述于美国专利6,090,488、美国专利5,500,975和美国专利5,533,227。聚酯和尼龙通常用在针对牙刷应用的单丝制造中。尼龙单丝尤其具有优异的机械特性、耐磨性、抗展性和耐化学品性。一般来讲，牙刷以及包含可用于牙刷制造的单丝类型的其他制品在限制其暴露于自然环境的条件下进行包装和销售。尤其对牙刷而言，通常在受控条件下储存和使用此类制品，避免使其暴露于热、阳光和恶劣天气。因此，牙刷应用中所用的单丝通常在其使用寿命期间，即储存、运输、销售、以及使用期间不会暴露于过量的紫外线。此外，单丝聚合物类型的选择能够影响在单丝中所观察到的变质程度，因此并非所有单丝都易受紫外线的影响而变得不可使用。

然而，某些单丝在长期暴露于紫外线辐射后会变脆，其结果是它们的物理和机械特性降低到一定程度，以致当将其用于指定用途(例如口腔卫生)时，这些单丝会折断或破碎。所观察到的单丝的脆性可归因于长丝强度和柔韧性的损失。该特性损失使这些单丝不可用于牙刷应用或要求柔韧性和强度的其他应用中。强度和柔韧性损失可归因于暴露在非常高水平的紫外线辐射，即对牙刷而言不平常的紫外线暴露水平之后单丝的降解。

例如，常规的尼龙66、尼龙6、尼龙610、尼龙612、尼龙614和尼龙1010单丝在长期暴露于紫外线辐射之后会变脆。此曝光相当于暴露在阳光非常充足的地区，例如美国佛罗里达州的阳光。这种曝光程度可能在世界某些地区遇到，在这些地区，物品在户外环境下储存、推销和/或销售，并且暴露于直射阳光下，这可能是一些亚洲和远东亚洲国家的习俗。TiO₂、BaSO₄、CaO、ZnO、以及ZnS是通常用作光遮蔽物的无机白色颜料，以增加塑料制品包括单丝的不透明度。然而，出乎意料的是，人们发现在这样的条件下，相对于天然或半透明长丝，不透明白色单丝更易出现强度和柔韧性损失。由于降低了不透明或白色单丝的透光率，并且可期望的是同样会减少紫外线辐射的影响，因此上述情况是意料之外的。

改善塑料制品的紫外线稳定性的常规方法是将塑料与可赋予制品紫外线稳定性的组分共混。不同的紫外线稳定剂通过不同的机理发挥作用，从而获得防紫外线产品。例如，紫外线吸收剂(或可转化为紫外线吸收剂的化合物)、紫外线淬灭剂、紫外线捕集剂、以及光遮掩物可针对紫外线曝光影响提供增强的稳定性，并且在本文中将它们共同视为紫外线稳定剂。某些无机化合物可起到光遮掩物的作用，但是可观察到机械特性方面的损失。有机化合物，通常被称为紫外线稳定剂，能够防止暴露于紫外线所产生的降解。通常已知的紫外线稳定剂包括：例如，水杨酸对-叔-丁基苯酯；水杨酸对-辛基苯酯；p，p’-异亚丙基-双(水杨酸苯酚酯)；2-羟基-4-甲氧基二苯酮；2-羟基-4-正-辛氧基-二苯甲酮；2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑；2-(3’-叔-丁基-2’-羟基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑；镍N，N-二-正-丁基二硫代氨基甲酸酯；以及2，2’-硫代双(对-叔-辛基苯酚)镍。

然而，就牙刷或可用于个人护理的其他物品而言，对在一般加工条件下的有限耐用性和迁移的关注可能使得使用某些有机紫外线稳定剂并不可取。在牙刷刷毛应用中用作紫外线稳定剂的最佳选择应当：

(a)提供对290-410nm范围内的紫外线的有效防护；

(b)甚至在长期暴露于紫外线辐射后仍可提供有效防护；

(c)对高温加工工艺具有优良的热稳定性；

(d)与单丝聚合物相容，加工过程中没有或几乎没有迁移；

(e)具有低挥发性；

(f)具有低毒性或无毒性，并且如果需要，适用于需要直接或间接食物接触的地方；

(g)具有良好的耐化学品性；

(h)不会对单丝的物理或机械特性产生重要的不利影响；以及，

(i)具有足够的抗水解性和抗水相萃取性。

有机紫外线稳定剂可包含具有复杂化学结构的化合物，此类化合物不推荐用于口腔护理或个人护理应用。因此，包含常规有机紫外线稳定剂的长丝不可用于此类应用。