一种新型牙刷刷丝及其制备工艺技术领域
本发明涉及牙刷技术领域，特别涉及一种新型牙刷刷丝及其制备工艺。
背景技术
由于牙垢等的存在，常常导致牙齿损坏。牙垢包括牙石、污渍、食物的残渣等按照
卫生要求需要从牙齿上清除的物质。刷丝（也可以称作刷毛）是固定在基座上的由单丝
（filament）组成的一簇或多簇丝状物，相对牙齿表面进行接触的运动，起到摩擦、抛光、按
摩和涂覆等功能。
牙刷对牙的作用，主要在于刷丝通过对牙齿的摩擦，或带动牙膏等添加物一起对
牙齿的摩擦，起到对牙垢的去除作用，从而保护牙齿和牙床；在一定情况下，刷丝也可以具
有按摩作用，改良牙齿和牙床的健康状况；在一定情况下，刷丝又可以用于涂抹某些物质或
敷药，从而保健牙齿和牙床和治疗病灶。
目前牙刷行业对牙刷有具体的国家和行业标准，主要对牙刷的尺寸、形态结构、力
学性质、卫生标准，特别是对牙刷刷丝（或称刷毛）的材料性质、强度、弯曲力、温度特性、刷
丝顶端轮廓等进行具体的要求，并对牙膏所用材料进行了详尽的规范（参见所附参考文
献）。
但是，现行的牙刷刷丝对牙垢的去除效果较差，牙垢，特别是牙石一般需要到牙科
诊所进行清除，普通的牙刷尚不能有效保持牙齿清洁。 其主要原因在于，刷丝与牙齿接触
的丝一般由较柔软的高分子聚合材料制备而成，这种材料对牙垢，特别是牙石，不具有强的
去除能力。
虽然有使用例如活性炭粉等较硬的材料添加于高分子材料中，或将刷丝制成不同
长度的功能簇，但是实践中由这样的刷丝制造的牙刷除牙垢的效果依然不能满需要。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种新型牙刷刷丝及其制备工艺。
本发明的技术方案为：
一种新型牙刷刷丝，包括刷丝本体，所述刷丝本体外表面有若干凸起，所述凸起的大小
为1纳米-1毫米。
其中，凸起的材料选择特定硬度、耐磨度并具有生物兼容性的材料，当然其需要符
合医药卫生标准。由于该凸起的存在，刷牙时，刷丝本体和刷丝表面的凸起对牙垢、牙齿及
牙床摩擦，达到去除牙垢的目的。
作为优选方案，所述凸起随机或规则排布在刷丝本体外表面。
作为优选方案，所述凸起分布在刷丝本体的前端面或刷丝本体的周围。凸起可以
同时分布在前端面和四周（周围）；单独分布在前端面或单独分布在四周（周围），可以有针
对性的摩擦。
作为优选方案，所述凸起的大小为50纳米-300微米。所述凸起在该范围时具有较
好的密度调节空间，并有较好的摩擦作用，同时，所述凸起在颗粒小，比表面积大，摩擦效果
好的同时具有较高的吸附或附着功能，使牙垢被刷下的表面层迅速脱离牙齿表面，较内部
的牙垢则较快地暴露在刷丝和所述凸起的摩擦面。
作为优选方案，所述凸起的表面平滑或具有沟或孔，所述凸起的截面形状为三角
形、多边形、星型、圆形、椭圆形中的一种或几种。进一步地，所述多边形为4-20边的多边形。
本发明刷丝表面的凸起可以为任意形状，可以是表面平滑的、也可以是表面粗糙的，也可以
是具有沟或孔的。针对不同种类的牙齿或人造牙齿，调整所述凸起的形态，达到适宜的耐磨
度。
作为优选方案，所述凸起的整体形状为棒状、棱台状、星芒状、絮状中的任一种。
作为优选方案，所述凸起由无毒害的金属单质、合金、金属化合物、盐类、陶瓷、玻
璃、石英、矿石、煤、活性炭、烧结或结合态的粘土、骨粉及其衍生物、牙粉及其衍生物、贝壳
及其衍生物、孢粉及其衍生物、蛋白质、核酸、脂类、酯类或有机高分子聚合物。这些材料硬
度以及耐磨度适宜用于去除牙垢。牙垢可以通过与凸起相互摩擦的物理作用、化学反应或
生物学作用去除，或通过物理、化学、生物学作用的组合作用去除。
进一步地，所述凸起由合金钢、碳酸钙、氧化硅、氧化钛、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、
长石瓷、白榴石或二矽酸锂增韧玻璃陶瓷中的一种或多种材料制备而成。这些材料生物兼
容性好，且硬度以及耐磨度适宜用于去除牙垢。且经验证，这些材料去垢效果极佳。
所述新型牙刷刷丝的制备工艺：将所述凸起的制作材料通过浇筑、共喷丝、粘结、
镶嵌、熔融、蚀刻、吸附、化合、插入的方式或多种方式的组合固定于刷丝本体的表面。
作为优选方案，所述凸起在刷丝生产时制作或牙刷生产完成后制作
本发明把具有某种功能或特性的一种或几种材料附加在刷丝表面，形成不同形状的凸
起，使这些形成凸起的附属材料依赖其一定的硬度和耐磨度在刷牙时可以更充分地与牙垢
接触，比较柔软的刷丝本体能够更有效地去除牙垢，使刷牙的效率大幅度提高，同时又通过
调节该凸起的材料的硬度和耐磨度及其凸起的形态，使之对牙齿或人造牙齿不形成釉面和
牙本体的磨损或伤害。
本发明的有益效果为：
本发明通过浇筑、共喷丝、粘结、镶嵌、熔融、蚀刻或吸附的方式或多种方式的组合，将
一定硬度、耐磨度和保健或医疗功能的材料设置在牙刷刷丝表面，在牙刷刷丝本体表面形
成凸起；该凸起与牙垢、牙齿和牙床摩擦，通过单纯的物理摩擦作用、化学及生物学作用去
除牙垢，起到很好的去除牙垢的效果。
根据构成凸起的材料的酸碱性、电化学性质、消毒性能、保健性能、耐磨性、硬度等
物理和生物学特性，或根据凸起的结构和形态，针对不同种类、齿龄、健康状况的牙齿，制成
有针对性的牙刷刷丝产品，形成系列产品，并实现不同类型牙齿去垢、除病灶、抛光及保健
的针对性。
本发明制备工艺简单，去垢效果好，具有很好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明新型牙刷刷丝分布在牙刷头上的的结构示意图；
图2为本发明新型牙刷刷丝及凸起的结构示意图；
图3为刷丝端部的显微照片，示凸起在刷丝端部和近端部的表面随机分布；密集的凸起
由平均边长50纳米的铁合金多棱体颗粒构成；标尺：500微米；
图4为为刷丝端部的显微照片，示凸起在刷丝端部和近端部的表面规则排布；有序排列
的凸起由直径50微米的高分子聚合材料微球构成；标尺：500微米。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，一种新型牙刷刷丝，包括刷丝本体1，刷丝本体1外表面的前端面和周
围均设有若干凸起2，凸起2的大小为100纳米-100微米。
该牙刷刷丝表面的凸起2由氧化铝陶瓷材料制作而成，通过造粒得到截面边长为
100纳米-100微米的四边形颗粒（颗粒呈长方体型或正方体形或不规则六面体型），每一个
颗粒即制成一个牙刷刷丝表面的凸起。该氧化铝陶瓷的硬度为5HV（表1），相对耐磨度70%
（表2），对牙齿硬度和耐磨度高，比普通牙垢的硬度高两个数量级（表1），可以用于老年人及
牙齿不健壮人群的牙齿的去垢。
该氧化铝陶瓷凸起通过加热至牙刷刷丝本体熔融温度以上，从而镶嵌固定于刷丝
外表面，特别是刷丝端部。该凸起可以按图4所示规则排布序列的方式固定于牙刷刷丝端面
及周围和表面，也可以以图3所示随机的方式固定。
该实施例中氧化铝陶瓷凸起和刷丝共同通过刷牙时的摩擦作用去除牙垢，同时在
牙齿表面涂覆氧化铝陶瓷于牙齿釉面破损处，达到保护牙齿的效果。
实施例2
一种新型牙刷刷丝，包括刷丝本体1，刷丝本体1的周围设有若干凸起2，凸起2的大小为
500纳米-500微米。
该牙刷刷丝表面的凸起2由猪牙或其他动物的牙齿材料制作而成，并达到临床使
用级别，通过造粒筛分得到截面轴长为500纳米-500微米的椭圆形（椭球形）颗粒，通过加热
至牙刷刷丝本体熔融温度粘结固定于刷丝外表面。该牙粉形成的每一个颗粒即制成一个牙
刷刷丝表面的凸起，其硬度和耐磨度与人类牙齿接近。
该牙粉凸起还可通过粘结剂固定于刷丝表面，特别是刷丝端部。该凸起可以按规
则排布序列的方式固定于牙刷刷丝端面及周围和表面，也可以以随机的方式固定。
该实施例中牙粉凸起和刷丝共同通过刷牙时的摩擦作用去除牙垢，同时在牙齿表
面涂覆牙粉于牙齿釉面破损处，达到保护牙齿的效果。
实施例3
一种新型牙刷刷丝，包括刷丝本体1，刷丝本体1的前端面设有若干凸起2，凸起2的大小
为200纳米-300微米。
该牙刷刷丝表面的凸起2由氧化钛材料制作而成，通过模具得到直径为200纳米-
300微米的近球形颗粒，通过加热至牙刷刷丝本体熔融温度粘结固定于刷丝外表面。该氧化
钛材料形成的每一个颗粒即制成一个牙刷刷丝表面的凸起。该氧化钛的硬度为200HV （表
1），相对耐磨度95% （表2），可用以除去青壮年人群牙齿较为坚实的牙垢。
该凸起可以按规则排布序列的方式固定于牙刷刷丝端面及周围和表面，也可以以
随机的方式固定。
该实施例中氧化钛凸起和刷丝共同通过刷牙时的摩擦作用去除牙垢，同时残留在
牙垢或牙齿表面的氧化钛起到抑制微生物生长的作用。
如图4所示，有序排列的凸起2还可由直径50微米的高分子聚合材料微球构成。
实施例4
一种新型牙刷刷丝，包括刷丝本体1，刷丝本体1的前端面和周围均设有若干凸起2，凸
起2的大小为50纳米-50微米。
该牙刷刷丝表面的凸起2由铁、不锈钢或其他合金的一种或组合材料制作而成，通
过造粒得到截面长度为50纳米-50微米的五边形颗粒，每一个颗粒即制成一个牙刷刷丝表
面的凸起。该凸起材料的硬度为70HV（表1） ，相对耐磨度80%（表2），可以用于普通人群牙齿
的牙垢去除。
该凸起通过但不限于加热方式连接至牙刷刷丝本体，即，使该金属颗粒及刷丝本
体被加热至刷丝本体的熔融温度，使该金属颗粒粘结固定于刷丝外表面，特别是刷丝端部。
该凸起可以按照规则的排布序列的固定于牙刷刷丝端面及周围和表面，也可以以随机的方
式固定。
该实施例中金属凸起和刷丝共同通过刷牙时的摩擦作用去除牙垢。
如图3所示，密集随机分布的凸起2可由平均边长50纳米的铁合金多棱体颗粒构
成。
实施例5
一种新型牙刷刷丝，包括刷丝本体1，刷丝本体1的前端面和周围均设有若干凸起2，凸
起2的大小为100纳米-10微米。
该牙刷刷丝表面的凸起2由植物孢粉材料制作而成，通过变性得到直径为100纳
米-10微米的近圆形微球，每一个颗粒即制成一个牙刷刷丝表面的凸起，其硬度和耐磨度通
过筛选不同种类的孢粉及变性处理而异。例如油菜（Brassica napus L.）花粉，0.032mm x
0.017mm长椭圆形，经100°C 0.5N NaOH抽提后，加载牙膏，烘干，固定于刷毛端部。可以用作
一次性使用的缓释牙膏式牙刷。这种植物花粉微球的硬度于人类牙齿硬度相同，比普通牙
垢高1个数量级，相对耐磨度适中。
该植物孢粉的凸起通过加热至牙刷刷丝本体熔融温度而固定于刷丝外表面，特别
是刷丝端部；或通过粘结固定于刷丝外表面，特别是刷丝端部。该凸起可以按照规则的排布
序列的固定于牙刷刷丝端面及周围和表面，也可以以随机的方式固定。
该实施例中植物孢粉构成凸起，该凸起和刷丝共同通过刷牙时的摩擦作用去除牙
垢。
实施例6
一种新型牙刷刷丝，包括刷丝本体1，刷丝本体1的前端面和周围均设有若干凸起2，端
部凸起2的大小为0.1-1毫米；周围的凸起为100微米。
该牙刷刷丝表面的凸起2由氧化铝陶瓷星芒状和多边形颗粒材料按1:1混合制作
而成，同时刷丝的其他表面具有一定密度分布的活性炭材料构成的多边体凸起，氧化铝陶
瓷多边形颗粒硬度为4.6（表1），氧化铝陶瓷星芒状颗粒硬度为6（表1），周围活性炭颗粒主
要起吸附作用。该实施例适用于牙垢较硬的情况。
该氧化铝陶瓷以钛合金絮状丝代替，硬度可以提高到260HV（表1），且相对耐磨度
较低（表2），柔韧性增加一个数量级，适用于牙缝过宽的情况。
该氧化铝陶瓷凸起通过但不限于粘结或热镶嵌方法固定于刷丝外表面。该凸起可
以按照规则的排布序列的固定于牙刷刷丝端面及周围和表面，也可以以随机的方式固定。
该实施例中的凸起和刷丝共同通过通过刷牙时的摩擦作用去除牙垢。
牙釉质、牙垢以及几种制作凸起的材料的硬度如表1所示。
表1 牙釉质、牙垢以及几种制作凸起的材料的硬度（低HV值为换算值）
几种形状凸起的相对耐磨度如表2所示。
表2 几种形状凸起的相对耐磨度