牙刷设计:材料、结构与工艺分析.pdf
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1、牙刷材料、结构与工艺分析I J Nanjing University of Science&Technology2美国麻省理工学院(Massachusetts Institute ofTechnology,MIT)曾经公布一个发明指数的调查结果,在 被调查者心目中,二十世纪最重要的5项发明是牙刷、汽 车、个人电脑、手提电话、微波炉,牙刷居然荣居榜首。牙刷虽小,却是一个人人需要、年年更换、消费巨大、市 场成熟的大商品。牙刷的功能:一是为了去除造成弱齿、牙周病的 牙垢,清除牙齿表面的牙菌膜;二是为了对牙龈 进行生理按摩。2005 Nanjing University of Science&Tech
2、nology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanjing University of Science&Technology3牙刷的历史牙刷的种类牙刷的结构和材质优秀品牌分析关于牙刷的随想 2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtNanjing University of Science&Technology杨柳枝f齿木嚼齿木,是印度、中日本千余年
3、的日常习惯。古埃及人用折断的小树枝来清洁牙齿欧洲L 大约1770年,英国人威廉.阿迪斯将硬猪鬃切断绑成小簇,一头涂 上胶,嵌到钻在骨头上的小孔中去。1938年,杜邦公司用尼龙材料替代猪毛,制成了现代牙刷。1960年,第一把电动牙刷在美国诞生。1987年,第一把家用旋转电动牙刷诞生。1992年,电动声波振动牙刷于在美国推出。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design Art虻J Nanjing University of Science&Tech
4、nology IHWWmR_ 5当前可以把牙刷分为传统牙刷电动牙刷声波牙刷超声波牙刷负离子牙刷 等几大类。当然随着科技的进步和新材料的应用,新的牙刷品种也 会随之出现。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanjing University of Science&Technology6由于不同种类牙刷的工作原理不同,因此它们的结构和 对应部分的材质也是不同的,我们分别来分析。传统牙刷电动牙刷声波牙刷超声波牙刷负离子牙刷 2
5、005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtNanjing University of Science&Technology7产品的工程化设计刷毛刷头刷柄 刷颈 2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtNanjing University of Science&Technology
6、8刷毛刷丝材料:大体上分为天然毛(猪鬃毛)和人造毛(尼龙毛)两种。目前市售牙刷使用刷毛材料主要有:PP(聚丙烯)塑胶 毛、P B T软毛(N 6及N 6 6)、杜邦尼龙、PBT、PET复合材料磨尖丝等。PP毛多用于饭店牙刷或是廉价的牙刷。尖毛材料P B T软毛制造成本较高。进口高档牙刷多采用杜邦尼龙刷毛。专为儿童及敏感性牙齿所设计的特殊超级柔软刷毛。为防制牙病在刷毛材料中加入药物、纳米抗菌材料等。刷毛软硬度:2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Des
7、ign Art Nanjing University of Science&Technology刷毛形状平面型刷毛 刷毛排列平整波浪形或V形这类牙刷的刷毛呈V形或波浪形,易接触牙齿相邻的位置。波浪型 刷头毛端形态更符合牙面的凸面 形态,易于清除唇颊面的菌斑 试验表明,波浪型刷毛的牙刷,更加深入牙缝,洁齿效果更好。&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanjing University of Science&Technology10全接触型如正确使用及摆放,这类牙刷的刷毛 会自动呈45度贴向
8、牙龈边缘。这类刷 毛的毛束末端较长,能有效清洁难刷 的部位。其它 一种刷毛改良的牙刷,其主要特征在于刷毛体为前低后高的楔状 体。由于刷毛排列为前低后高,使得刷毛体变小,增大了刷头在 空隙较小的后磨牙颊面的活动度,可将不易刷洗干净的后磨牙清 洁干净。显示形这类牙刷刷毛中央部份有颜色,当褪色至一半时,表示 言亥牙刷必彳直更换。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtNanjing University of Science&Technol
9、ogy其实,以上任何一种类型的刷毛设计都能有效清洁牙齿,你可随自己的喜好选择。不过,要留意的是刷毛的质 地必须柔软。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtNanjing University of Science&Technology12刷头刷头尺寸根据成年人、少儿、幼儿口腔大小的不同,我国牙刷标准规定了刷 头尺寸。成人牙刷较大,少儿牙刷较小,幼儿牙刷最小。刷毛毛面 长度最大不超过42毫米,刷毛高度不超过13毫米,刷丝的直径在 0.
10、20.3毫米之间,成人牙刷的刷头长度2535mm,宽度8 12mm,刷毛高度1012mm,直径020.3mm,毛束排数不超过 4排。儿童牙刷的刷头长度不超过28mm,宽度不超过11 mm,刷毛 高度910mm,直径不超过025mm,毛束排数不超过3排。刷头形状 2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanjing University of Science&Technology13方形 方形刷头能有效清洁牙齿的每一个表面。钻
11、石形这类刷头的末端比起方形设计较容 易深入口腔内清洁。椭圆形刷头圆形刷头换头型:插入式,嵌入式等 2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtNanjing University of Science&Technology14刷柄材料,ABS工程塑料:优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击 性能、优良的加工流动性。缺点是质量重、导热性能欠 佳。PP(聚丙烯)材料:热塑材料,韧性好、强度大、隔 热好、质地轻、耐腐蚀、富有弹性和手感好,成本,是
12、一种可以循环回收再用的塑料;,PS和AS的透明柄和不透明柄;,PP或者PC树脂;/双物料+一层TPE材料。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanjing University of Science&Technology15刷柄造型直柄传统的牙刷一般都是直柄的,用起来较容易。曲柄曲柄的设计像牙科医生的用具,据称 能深入口腔较难刷到的地方。弹性手柄这类设计据称能避免因牙刷压在牙龈上 的力度过大而令牙龈受损。2005 Nan
13、jing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanjing University of Science&Technology16防滑手柄这类设计具防滑功能,避免刷牙时牙 刷滑掉。Hffl任何一种刷柄设计和清洁牙齿功效都没有直接关系。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanj
14、ing University of Science&Technology17刷颈一般要求弹刷颈,有一定的抗弯性能刷头与刷柄的角度:市售牙刷有直线型和角度型两种。直线型牙刷使用时比较有力,但不利于清洁口腔深部的 牙齿。有角度的牙刷对后牙清洁效果较好,而且省力,一般角度以1720为宜。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtNanjing University of Science&Technology18特殊牙刷屋型牙刷功用:能到时间清
15、洁牙齿的外侧面、内 侧面和咀嚼面。三个刷头合而为一。把刷头放在咀嚼面 上便能同时刷到牙齿的内侧面和外侧面,使刷牙所需时间缩短。屋型牙刷适合人群:使用者的牙齿必须排列整齐。比较 适合家长或护理人员在帮助幼儿、智障人士或手部活动 不灵活者清洁牙齿时使用。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanjing University of Science&Technology19单头牙刷:刷头细小,能有效清洁智慧齿和排列不整齐 的牙齿
16、,有多种刷头形状以供选择,不同形状的刷头,其清洁功效都一样。功用:清洁普通牙刷难刷到的地方,比如上下颌骨四端的智慧齿 把刷头尽量放入整排牙齿的最彳度面,清洁每个牙面。紧贴智慧齿的牙龈边缘,轻轻地移动,排列不整齐的牙齿的使用方法:把刷头放於普通牙刷刷毛难以刷到的位置,轻轻地移动。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanjing University of Science&Technology20牙缝刷功用:清洁较宽牙缝的牙
17、齿邻面。如患有牙周病而引致牙 龈萎缩,牙根与牙龈之间会形成较宽的罅隙,这情况下 可选择使用牙缝刷代替牙线。使用牙缝刷时,只需把它摄入牙缝中,前彳度移动,清洁牙齿邻面。不同大小的刷头适用於不同宽度的牙缝 长柄适合在家中使用,短柄(旅行装)则方 便携带 2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design Art牙刷设评 Science&Technology21牙刷是我们生活中最普通不过的用品,而它的设计中反 映出许多人机工程学问题。我们可能都见过普通宾馆里
18、 的一次性牙刷,这些牙刷大都设计得比较简易,杆身很 直,使用时手握起来不便用力,手腕的曲度不合适容易 造成手腕酸痛;另外,有的牙刷的毛刷过硬,容易损伤 牙龈,这些都不能很好地满足人的生理需要。而设计比 较好的牙刷则较多地考虑了人的生理和心理的需要,牙 刷的毛刷软硬适度、材料适当有利于保护牙龈;牙刷的 杆身曲度合理且其上有些凸凹槽,使用时便于手腕用力。以上这些考虑是人的生理上的满足,不仅如此,其清 晰、淡雅的色彩和杆身的合理曲度给人带来视觉上的美 感,这些是人的心理上的满足。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mecha
19、nic Engineering.Department of Design Art 2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design Art 2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanjing University of Science&Technology24法国设计师菲力浦,斯
20、达克(phlllipe Starck)是20世纪末 西方最有影响的设计师,他为弗洛卡瑞尔设计的牙刷,可能是第一款出自设计师之手的牙刷。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtNanjing University of Science&Technology25产品的工程化设计CORAL:MYdoab.coM 2DU3 2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mech
21、anic Engineering.Department of Design ArtNanjing University of Science&Technology26新型牙刷长155-166毫米,直径16-18毫米。外形与女士用的唇膏管比较 相似。其实,设计师们精妙地利用了牙刷手柄的空间让它能够 储存牙膏,并且在里面还安装了可以自动抽吸牙膏的机动装置 O只要拔掉牙刷帽、拧去牙刷头,与牙膏管的接口拧在一起,然后按逆时针旋转牙刷,牙刷上的刻度指针也随之转动,牙刷 就开始自动吸入牙膏。这时可以透过牙刷上面的小窗口观察刻 度指针,显示牙膏的吸入过程,吸满后牙刷上的刻度指针重新 为零。刷牙的时候,顺时针
22、方向旋转牙刷,牙膏就会自动挤到 牙刷头上。为了解决吸牙膏时,牙膏管螺纹与牙刷螺纹可能不 吻合的情况,该公司还专门设置了帮助吸牙膏的附件,帮助使 用者顺利地把牙膏装完。不过,由于此款牙刷的制作工艺比较 高,因而价格不菲。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtNanjing University of Science&Technology27产品的工程化设计 2005 Nanjing University of Science&Tech
23、nology.School of Mechanic Engineering.Department of Design ArtI J Nanjing University of Science&Technology28随着磁医学的发展,我国制造生产出磁性磨毛保健牙刷。其原理是在刷头背侧嵌装磁场强度为150m T的稀土 永磁材料,利用刷牙时,牙刷头在口腔内牙体牙周组织 周围运动和转动过程中,发挥磁场的生物学效应,增加 刷牙过程的清除菌斑和按摩牙龈的正向作用,在清洁口 腔的同时,有促进牙龈组织消肿消炎的作用。目前我国引进生产一种指套式柔软牙刷,套在家长指头 上擦洗婴儿的牙齿。国外还生产一种海绵头的柔
24、软牙 刷,也是专门为婴幼儿设计的小牙刷。2005 Nanjing University of Science&Technology.School of Mechanic Engineering.Department of Design Art J Nanjing University of Science&Technology29绿色消费提倡使用换头牙刷,一年就能少扔40亿支牙刷,节约万 吨资源,减少万吨污染。省钱:买一把等于买四把,使用一年,想换就换一一方便,同型刷头和刷柄均可 任意配换(如A型刷头任配A型刷柄)2005 Nanjing University of Science&Techn
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