《牙刷清洁性能测试方法》

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牙刷清洁性能测试方法

1范围

本文件描述了牙刷清洁性能的测试方法。

本文件适用于牙刷产品的清洁性能测试。

本文件不适用于特殊用途的牙刷，例如正畸牙刷、单束刷等。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T6682—2008分析实验室用水规格和试验方法

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

清洁性能cleaningproperty

对牙齿表面污渍（以下简称“污渍”）的去除能力。

4原理

在规定的条件下模拟牙刷实际使用，对涂覆污渍模拟物的牙齿模拟物进行清洁，通过对比测试前后的污渍模拟物面积变化来表征牙刷的清洁性能。

5试剂

所有试剂均为化学纯。

5.1蒸馏水或去离子水，至少满足GB/T6682-2008三级水的要求。

5.2污渍模拟物，粘度为KU70，组分如下：

a)50%的水性自交联丙烯酸乳液（Neccryxk-90）；

b)10%的成膜助剂（YT-290）；

c)5%的增稠剂（pu-THK-001）；

d)35%的颜料：钛白粉（R-996）和酞箐蓝（Blue6900）。

保存条件：冷藏5-7℃,未开封保质期3个月，开封后3-5天内使用完。

5.3冲洗液，蒸馏水或去离子水（5.1）。

6仪器

2

6.1牙刷清洁性能试验系统

6.1.1刷毛清洁性能试验系统（示意图见图1）主要由牙刷夹持组件，牙齿模拟物组件固定装置和图像采集组件组成，配以控制器和工作站。

标引序号说明：

1——试样；

2——牙刷夹持组件；

3——牙齿模拟物组件；

4——牙齿模拟物组件固定装置；

5——图像采集组件。

图1

6.1.2牙刷夹持组件（见图2），用于固定刷柄，配备可调节位置的点触机构，用于触发电动牙刷开关。

6.1.3牙齿模拟物组件固定装置，配备用于测量垂直于水平方向压力的传感装置（精度为0.001N），用于测量牙刷刷头施加于测试板的压力。可升降调节高度，调节范围为0cm~5cm，精度为0.1mm；沿刷头轴向往复行程范围为（0~100）mm，精度0.1mm，往复移动频率范围为(0~200)次/min。牙齿模拟物组件装配位置设有冲洗液喷口，口径为2mm，喷口正对牙齿模拟物组件中心位置，配合冲洗液储罐和输液泵，输出冲洗液流量为（300±20）mL/min。

6.1.4图像采集组件，用于采集牙齿模拟物上表面图像，采用不低于3840×2748分辨率的摄像装置，采集图像时，镜头位于牙齿模拟物正上方，距离100mm。

6.1.5控制器，用于设置包括开关点触机构，牙齿模拟物固定组件位置（水平位置、高度）、往复行程、频率，冲洗液喷出时间、流量，图像采集位置、时间等参数在内的实验程序。具备各参数的调节、校正功能。

6.1.6工作站，用于处理图像，测量和计算实验结果。

6.1.7储罐，2只，分别用于盛放冲洗液和废液。

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图2

6.2牙齿模拟物组件

仿人臼齿，淡黄色，材质为亚克力-DS410（PMMA：60%聚甲基丙烯酸甲酯，40%改性剂），外观尺寸为长31mm宽14.5mm高31mm，齿缝间隙均为0.2mm。表面粗糙度在Ra0.15至Ra0.30之间。结构尺寸见图3。

单位为毫米

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图3

6.3恒温干燥箱

可控温（70.0±1.0）℃。

6.4干燥器

外形尺寸：长485mm，宽350mm，高390mm。

7试验条件

试验环境温度：（23±2）℃；相对湿度：（50±10）%。

8试验过程

8.1样品准备

8.1.1在温度（23±2）℃、相对湿度（50±10）%的环境中进行样品状态调节，时间不少于4h，并在此环境条件下（除非另有说明）进行试验。

8.1.2将电动牙刷按使用说明装配电池或充满电量。

8.2污渍模拟物的涂覆

将牙齿模拟物固定于牙模固定板后，安装至牙模固定座上，结构见图4。将牙齿模拟物不少于二分之一高度浸没至污渍模拟物中，保证该部分牙齿模拟物表面全部被污渍模拟物附着，然后将其取出并以牙齿咬合面朝下保持静置约5分钟。将牙模固定板取下并翻转至牙齿模拟物咬合面朝上，置于已恒温至（70.0±1.0）℃的恒温干燥箱中，干燥2h30min后取出，至于干燥器中暂存，干燥后的样品在0.5h至3.5h内进行试验。用制备好的牙齿模拟物完成牙齿模拟物组件安装，待用。

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图4

8.3试验步骤

8.3.1分别以牙齿模拟物正面和侧面作为考核面进行测试。

8.3.2牙齿模拟物清洁性能测试流程见图5。除清洁力测试阶段外，牙齿模拟物组件插座均处于图像采集工位。

初始图

像采集

清洁力

测试

过程图

像采集

n个清洁周期

冲洗

冲洗

→

→

→

→

图5

8.3.3将牙齿模拟物组件插座移动至图像采集工位，设置并确认摄像头采集图像时位于牙齿模拟物组件（6.2）正上方。

8.3.4按表1中参数设置试验机运行程序。

表1

试验参数

手动牙刷

电动牙刷

清洁力测试

载荷，N

1.5

往复行程，cm

2.6±0.1

2.6±0.1

往复频率，次/min

200

圆盘型：6

其他：20

单周期时长，s

36

36

冲洗

流速，mL/min

300

单次时长，s

3

8.3.5将冲洗液（5.5）装入冲洗液储罐，启动输液泵排去管路中空气。

8.3.6对牙齿模拟物正面进行清洁测试，步骤如下：

a)将经涂覆处理的牙齿模拟物组件正面朝上装配至牙齿模拟物组件插座，见图6，并将其移动至图像采集工位，采集初始图像。采集结束后再移动至清洁力测试工位初始位置，并将压力传感器归零。

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图6

b)将待测牙刷样品以牙刷夹持组件固定，刷头中心位于牙齿模拟物组件正上方，将刷头调至水平。如样品为电动牙刷，按使用说明设置开关触动机构，使每个周期内清洁力测试前电动牙刷在待测功能档位上处于启动状态，完成清洁力测试后，处于关闭状态。

c)提升牙齿插座与刷毛接触，直至载荷达到表1中要求。

d)启动试验机，采集各清洁周期内图像。

8.3.7对牙齿模拟物侧面进行测试时，将牙齿模拟物组件侧面朝上装配至牙齿模拟物组件插座后，重复8.3.6步骤。侧面装配方式见图7。

图7

9结果计算

9.1计算出初始图像及各周期内图像中污渍面积，精确至0.1mm2。以n个周期后的污渍残余面积占初始面积的百分比评定牙刷清洁性能。计算公式见式（1）：

式中：

En——第n个周期的清洁率，%；

S0——污渍初始面积；

Sn——第n个周期后的污渍面积。

9.2计算4个平行样品的测试平均值，其标准偏差不超过10%，否则需重新试验。

10结果解释

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清洁性能测试的目的是对牙刷的清洁性能做出评估。清洁性能只是牙刷产品的多种性能特征之一，其相对重要性可能因