[发明专利]牙刷和刷子刷齿的激光处理方法

说明书

本发明涉及牙刷和刷子刷齿的处理方法，尤其是涉及牙刷和刷子刷齿的激光处理方法。

现在牙刷和刷子刷齿端面形成都由机械刀具切割而成，由于机械力的剪切挤压作用，在刷齿端面难免形成许多尖角和毛刺。如果用这样的牙刷刷牙，对牙龈和牙釉都非常有害，更不适宜于儿童和牙疾患者的使用。

本发明的目的是提供一种消除牙刷和刷子刷齿端面尖角、毛刺的激光处理方法。

牙刷和刷子刷齿的激光处理方法是：功率密度为38～114瓦/厘米²的二氧化碳激光，连续垂直地照射在牙刷和刷子的尼龙刷齿端面上，使刷齿端面下极小区域内，温度迅速升高，直至熔化，即停止照射，然后冷却成蘑菇状齿头。所说激光还有YAG激光，钕玻璃激光，金属蒸汽激光，一氧化碳激光，准分子激光和氩离子激光。激光的光束模式为基模（TEM₀₀）。

激光光束出来经过反射镜，再经光学系统调整光斑大小，正好与牙刷的齿宽相同，以形成与刷齿端面相适应的光热作用，然后将切割好的牙刷由传送带送入激光照射区。激光连续垂直地照射在刷齿端面上，光作用面积为整个刷齿端面，刷齿端面边缘的激光能量密度不低于其中间部位的激光能量密度的80%，刷鬃的进给速度由照射到刷齿端面上的能量密度所决定。刷鬃的进给速度一般为3～12厘米/秒。

试验表明，采用功率为60瓦的二氧化碳激光，光斑直径为1cm，功率密度为77瓦/厘米²，刷鬃的进给速度为7.5厘米/秒，对带有尖角和毛刺的牙刷进行激光处理，变成了光滑的球状或半球形的齿头。

某些波长的激光，主要为红外，近红外光，与尼龙、塑料等非金属物质有强烈的光热作用，当这些非金属物质，受到与之匹配的吸收波长的激光，沿刷齿方向的照射时，迅速地吸收大量的光能量，同时由于非金属的不良导热性，在刷齿表面以下极小区域内，温度迅速升高，直至熔化，如此时，停止照射，刷齿头上的熔化部分迅速冷却，由于熔化物质表面张力，冷却后就自然形成光洁和规则的小球头，刷齿的材料一般为：尼龙丝、人造丝、聚乙烯、聚丙烯、醋酸酯聚合物。

实现本发明的关键是调节好光斑尺寸，选择合适的激光功率，及与激光功率相适应的刷鬃进给速度。光斑大小的调整要保证刷子上的每一根齿都能得到满意的处理。由于激光能量在光束截面上是高斯分布的，因此要保证刷齿边缘部分所受能量密度不低于中间部分的80%，否则会出现大小不均匀的球头。激光照射到刷齿上的能量密度，应与刷鬃进给速度相配合，进给速度一定的话，激光能量密度过高，刷齿上的球头就太大，甚至刷齿之间有粘连现象，相反能量密度太小，则不能完全消除毛刺和尖角，不能形成光滑的，合适的球头，因此在生产之前，要从试验中掌握这些参数。

由本发明处理后的牙刷或刷子，有许多优点：从外观上看，刷齿端面上好象铺了一层晶莹透亮的小珍珠，在灯光下，可见点点滴滴，闪闪发光，手感也很好;从护齿作用上看，比原牙刷具有极大的改进，这也是本发明的主要任务，首先它对牙龈和牙釉已毫无伤害，齿头上光洁圆滑的小球头，对牙齿周围的组织还有按摩作用，有利于牙齿周围组织的血液循环，提高其免疫能力，因此对牙疾患者具有一定的保健治疗作用，对健康者也起护齿健齿作用;从洁齿效果看，处理后的牙刷，洁齿效果更好，因为在刷牙过程中，一只只刷齿上的球头，犹如一把把耙子，能极好地把牙齿缝间、牙面、牙龈上的食物残渣清理出来，效果明显比未处理过的牙刷好;从牙刷使用上来看，刷齿头自始至终都保持着球头，因此其按摩保健效果新旧如一，不会随牙刷的使用，折旧而消退。

本发明实施起来，方便易行，装置简单，便于操作，安全可靠。选择合适的激光波长，与刷齿相互作用，使光热效率高，能耗低。一定功率的激光与齿头相互作用，球头在短时间内快速形成。光热作用仅限于极浅区域，对牙刷其他部分影响可以忽略。球头形成稳定，形状尺寸易于控制、整个处理过程成本极低，速度很快，不产生任何有害影响，适宜于牙刷和刷子制造厂流水生产线的大规模生产，具有极好的经济效益。