(57)【要約】【課題】樹脂部材と金属部材との接合部で、樹脂部材と金属部材とが剥離するのを抑制することができる複合部材の接合構造、有床義歯、複合部材の製造方法を得る。【解決手段】複数本の炭素繊維２０から構成される繊維シート２２が、樹脂部材１２の内部と金属部材１４の内部とに跨るように配置されている。このため、樹脂部材１２と金属部材１４とが剥離しようとすると、剥離しようとする力が繊維シート２２に伝達される。これにより、樹脂部材と金属部材との接合部で、樹脂部材と金属部材とが剥離するのを抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料で成形される樹脂部材と、
金属材料に成形され、前記樹脂部材に形成される接触面と接触する被接触面が形成される金属部材と、
前記樹脂部材の前記接触面と前記金属部材の前記被接触面とが接触した状態で、前記接触面及び前記被接触面を横切って、前記樹脂部材の内部と前記金属部材の内部とに跨るように配置される繊維部材と、
を備える複合部材の接合構造。
【請求項２】
前記繊維部材は、一端側から他端側にかけて、前記樹脂部材の内部と前記金属部材の内部とに交互に配置されるように波形状とされる請求項１に記載の複合部材の接合構造。
【請求項３】
前記繊維部材は、炭素繊維である請求項１又は２に記載の複合部材の接合構造。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の複合部材の接合構造を備え、
樹脂材料で成形され、人工歯が一体的に形成される樹脂部材としての樹脂床と、
金属材料で成形され、前記樹脂床が接合される金属部材としての金属床と、を有する有床義歯。
【請求項５】
繊維部材の一部が外部に露出し、前記繊維部材の他の一部が内部に配置される焼却部材を、前記繊維部材と伴に液状の型材に埋没させる埋没工程と、
液状の前記型材を硬化させる硬化工程と、
硬化した前記型材を加熱して前記焼却部材を焼却し、焼却した前記焼却部材を前記型材の外部へ排出する排出工程と、
前記焼却部材が外部へ排出されることで前記型材の内部に形成された空洞に、溶融した金属材料を流し込む鋳造工程と、
前記空洞に流し込まれた金属材料を硬化させて金属部材を成形する金属部材成形工程と、
前記繊維部材の他の一部が内部に配置された前記金属部材を前記型材から取り出す取り出し工程と、
前記金属部材の外部に露出した前記繊維部材の一部が、内部に配置されるように樹脂材料で樹脂部材を成形する樹脂部材成形工程と、
を備える複合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合部材の接合構造、有床義歯、及び複合部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属材料、ガラス材料、又はセラミック材料と樹脂材料との接合方法（金属樹脂接合方法）が記載されている。この接合方法では、金属材料等と樹脂材料とを合わせた状態で、接合部の樹脂材料に気泡が発生するように接合部を加熱することにより、金属材料等（金属部材）と樹脂材料（樹脂部材）とを接合するようになっている。そして、接合部を加熱する加熱源としては、レーザ光源が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／０２９４４０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の接合方法では、樹脂部材と金属部材とから構成される複合部材に、樹脂部材と金属部材とが相対的に異なる方向に移動する力が加えられると、接合部で樹脂部材と金属部材とが容易に剥離してしまうことが考えられる。
【０００５】
本発明の課題は、樹脂部材と金属部材との接合部で、樹脂部材と金属部材とが剥離するのを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る複合部材の接合構造は、樹脂材料で成形される樹脂部材と、金属材料に成形され、前記樹脂部材に形成される接触面と接触する被接触面が形成される金属部材と、前記樹脂部材の前記接触面と前記金属部材の前記被接触面とが接触した状態で、前記接触面及び前記被接触面を横切って、前記樹脂部材の内部と前記金属部材の内部とに跨るように配置される繊維部材と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、樹脂部材の接触面と金属部材の被接触面とが接触した状態で、繊維部材が、接触面及び被接触面を横切って、樹脂部材の内部と金属部材の内部とに跨るように配置される。このため、複合部材に、樹脂部材と金属部材とが相対的に異なる方向に移動する力が加えられた場合に、樹脂部材と金属部材との接合部（接触面及び被接触面）で、樹脂部材と金属部材とが剥離するのを抑制することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る複合部材の接合構造は、請求項１に記載の複合部材の接合構造において、前記繊維部材は、一端側から他端側にかけて、前記樹脂部材の内部と前記金属部材の内部とに交互に配置されるように波形状とされることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、繊維部材は、一端側から他端側にかけて、樹脂部材の内部と金属部材の内部とに交互に配置されるように波形状とされている。このため、直線状の繊維部材を樹脂部材の内部と金属部材の内部とに跨るように配置する場合と比して、樹脂部材と金属部材との接合部で、樹脂部材と金属部材とが離れる離間方向に、樹脂部材と金属部材とが剥離するのを抑制することができる。
【００１０】
本発明の請求項３に係る複合部材の接合構造は、請求項１又は２に記載の複合部材の接合構造において、前記繊維部材は、炭素繊維であることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、繊維部材は、炭素繊維である。このため、繊維部材が天然繊維の場合と比して、樹脂部材と金属部材との接合部で、樹脂部材と金属部材とが剥離するのを抑制することができる。
【００１２】
本発明の請求項４に係る有床義歯は、請求項１〜３の何れか１項に記載の複合部材の接合構造を備え、樹脂材料で成形され、人工歯が一体的に形成される樹脂部材としての樹脂床と、金属材料で成形され、前記樹脂床が接合される金属部材としての金属床と、を有することを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、有床義歯に備えられた樹脂床と金属床とを接合するために、請求項１〜３の何れか１項に記載された複合部材の接合構造が用いられる。このため、請求項１〜３の何れか１項に記載された複合部材の接合構造が用いられない場合と比して、樹脂床と金属床との接合部で、樹脂床と金属床とが剥離するのを抑制することができる。
【００１４】
本発明の請求項５に係る複合部材の製造方法は、繊維部材の一部が外部に露出し、前記繊維部材の他の一部が内部に配置される焼却部材を、前記繊維部材と伴に液状の型材に埋没させる埋没工程と、液状の前記型材を硬化させる硬化工程と、硬化した前記型材を加熱して前記焼却部材を焼却し、焼却した前記焼却部材を前記型材の外部へ排出する排出工程と、前記焼却部材が外部へ排出されることで前記型材の内部に形成された空洞に、溶融した金属材料を流し込む鋳造工程と、前記空洞に流し込まれた金属材料を硬化させて金属部材を成形する金属部材成形工程と、前記繊維部材の他の一部が内部に配置された前記金属部材を前記型材から取り出す取り出し工程と、前記金属部材の外部に露出した前記繊維部材の一部が、内部に配置されるように樹脂材料で樹脂部材を成形する樹脂部材成形工程と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、繊維部材の一部が外部に露出し、繊維部材の他の一部が内部に配置される焼却部材を、埋没工程で、繊維部材と伴に液状の型材に埋没させる。さらに、排出工程で、硬化した型材を加熱して焼却部材を焼却し、焼却した焼却部材を型材の外部へ排出する。
【００１６】
そして、焼却部材が外部へ排出されることで型材の内部に形成された空洞に、鋳造工程で、溶融した金属材料を流し込む。これにより、金属部材成形工程で、繊維部材の他の一部が内部に配置された金属部材が成形される。さらに、樹脂部材成形工程で、金属部材の外部に露出した繊維部材の一部が、内部に配置されるように樹脂材料で樹脂部材を成形する。
【００１７】
このようにして、樹脂部材の内部と金属部材の内部とに跨るように配置される繊維部材を備えた複合部材を製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、樹脂部材と金属部材との接合部で、樹脂部材と金属部材とが剥離するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る複合部材の接合構造を備える複合部材を示した斜視図、及び断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る複合部材の接合構造を備える複合部材を示した分解斜視図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る複合部材の製造方法を説明するのに用いた工程図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る複合部材の製造方法を説明するのに用いた工程図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る複合部材の製造方法を説明するのに用いた工程図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る有床義歯を示した斜視図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）本発明の第２実施形態に係る有床義歯を示した拡大斜視図、及び分解斜視図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）本発明の第２実施形態に係る有床義歯を示した側面図、及び分解側面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る有床義歯に対する比較形態に係る有床義歯を示した側面図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）本発明の第２実施形態に係る有床義歯において、評価に用いた実施例に係る複合部材を示した斜視図、及び分解斜視図である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）本発明の第２実施形態に係る有床義歯において、評価に用いた比較例に係る複合部材を示した斜視図、及び分解斜視図である。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）本発明の第２実施形態に係る有床義歯において、評価に用いる設備を示した概略構成図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る有床義歯において、評価結果をグラフで示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る複合部材の接合構造、及び複合部材の製造方法の一例について図１〜図５に従って説明する。
【００２１】
（全体構成）
図２には、第１実施形態に係る複合部材の接合構造を備えた複合部材１０の分解斜視図が記載されている。この複合部材１０は、樹脂材料（例えば、アクリル樹脂）で直方体状に成形された樹脂部材１２と、金属材料（例えば、パラジウム合金）で直方体状に成形された金属部材１４とを備えている。さらに、この複合部材１０は、繊維部材の一例としての炭素繊維２０を直交する二つの方向に配列してシート状とした繊維シート２２を備えている。このように、繊維シート２２は、複数本の炭素繊維２０から構成されている。
【００２２】
樹脂部材１２には平坦状の接触面１２Ａが形成され、金属部材１４には、樹脂部材１２の接触面１２Ａと接触する被接触面１４Ａが形成されている。また、接触面１２Ａ及び被接触面１４Ａは、同様の形状とされ、一方向（図中矢印Ａ方向）に延びる長方形状とされている。
【００２３】
そして、繊維シート２２は、図１（Ａ）（Ｂ）に示されるように、接触面１２Ａ及び被接触面１４Ａを横切って、樹脂部材１２の内部と金属部材１４の内部とに跨るように配置されている。
【００２４】
また、繊維シート２２が複合部材１０の内部に配置された状態で、繊維シート２２を構成する炭素繊維２０は、前述した一方向と、一方向と直交すると共に樹脂部材１２と金属部材１４とが接合される接合方向（図中Ｂ方向）とに配列されている。
【００２５】
（製造方法）
次に、複合部材１０の製造方法について説明する。
【００２６】
図３（Ａ）に示されるように、繊維シート２２の一部が外部に露出するように、繊維シート２２の他の一部に焼却部材３０を成形する。これにより、繊維シート２２の他の一部が、焼却部材３０の内部に配置される。焼却部材３０の外形形状は、金属部材１４（図２参照）の外形形状と同様とされ、直方体状とされている。また、焼却部材３０の材料には、加熱すると溶融する材料が用いられ、本実施形態では、一例として、ワックス（蝋）が用いられる。
【００２７】
次に、図３（Ｂ）に示されるように、この焼却部材３０を、繊維シート２２と伴に、液状の型材３４に埋没させる（埋没工程）。型材３４の材料には、耐火性を有する材料が用いられ、本実施形態では、一例として、石膏が用いられる。
【００２８】
次に、液状の型材３４を乾燥し、型材３４を硬化させる（硬化工程）。
【００２９】
次に、図４（Ａ）に示されるように、型材３４の外部と焼却部材３０とを連通する（繋ぐ）貫通孔３４Ａを形成し、貫通孔３４Ａの開口を鉛直方向の下方へ向ける。さらに、繊維シート２２が酸化しないように型材３４を不活性雰囲気下に置いて、型材３４を加熱する。そして、型材３４に埋没した焼却部材３０を溶融し、溶融した材料を、貫通孔３４Ａを通して型材３４の外部へ排出する（排出工程）。これにより、金属部材１４（焼却部材３０）と同一形状の空洞４０が、型材３４内に形成される。
【００３０】
次に、図４（Ｂ）に示されるように、貫通孔３４Ａの開口を鉛直方向の上方へ向ける。そして、貫通孔３４Ａを通して空洞４０に溶融した金属材料を流し込む（鋳造工程）。
【００３１】
次に、型材３４を冷却し、空洞４０に流し込まれた金属材料を硬化させて金属部材１４を成形する（金属部材成形工程）。この状態で、金属部材１４を構成する金属材料は、繊維シート２２の他の一部に含浸している。
【００３２】
次に、超音波等を用いて型材３４を粉砕し、図５（Ａ）に示されるように、繊維シート２２の他の一部が内部に配置された金属部材１４を取り出す（取り出し工程）。
【００３３】
次に、図５（Ｂ）に示されるように、金属部材１４の外部に露出した繊維シート２２の一部が、内部に配置されるように樹脂材料で樹脂部材１２を成形する（樹脂部材成形工程）。この樹脂部材１２の成形については、既知の射出成形工法、又は熱プレス工法等を用いることができる。この状態で、樹脂部材１２を構成する樹脂材料は、繊維シート２２の一部に含浸している。
【００３４】
以上の工程により、樹脂部材１２と金属部材１４とが接合部で接合された複合部材１０が製造される。
【００３５】
（作用・効果）
樹脂部材１２と金属部材１４とが相対的に異なる方向に移動する力が複合部材１０に加えられると、接触面１２Ａと被接触面１４Ａとが離間して、樹脂部材１２と金属部材１４とが剥離してしまうことが考えられる。しかし、複数本の炭素繊維２０から構成される繊維シート２２が、樹脂部材１２の内部と金属部材１４の内部とに跨るように配置されている。このため、樹脂部材１２と金属部材１４とが剥離しようとすると、剥離しようとする力が繊維シート２２に伝達される。
【００３６】
ここで、繊維シート２２の一部には、樹脂部材１２を構成する樹脂材料が含浸し、繊維シート２２の他の一部には、金属部材１４を構成する金属材料が含浸している。このため、樹脂部材１２の内部から繊維シート２２が抜き出るのが抑制されると共に、金属部材１４の内部から繊維シート２２が抜き出るのが抑制される。これにより、樹脂部材１２と金属部材１４との接合部で、樹脂部材１２と金属部材１４とが剥離するのを抑制することができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る複合部材の接合構造を備えた有床義歯の一例について図６〜図１３に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を主に説明する。
【００３８】
（構成・作用）
第２実施形態に係る有床義歯５０は、図６に示すように、人工歯５２が一体的に成形される樹脂部材の一例としての樹脂床５４と、樹脂床５４が接合される金属部材の一例としての金属床５６とを備えている。具体的には、樹脂床５４が一対備えられ、一対の樹脂床５４の間に金属床５６が配置されている。
【００３９】
図７（Ａ）（Ｂ）に示されるように、金属床５６には、樹脂床５４に形成される接触面５４Ａと接触する被接触面５６Ａが形成されている。
【００４０】
そして、接触面５４Ａと被接触面５６Ａとが接触した状態（図７（Ａ）参照）で、接触面５４Ａ及び被接触面５６Ａを横切って、樹脂床５４の内部と金属床５６の内部とに跨るように配置される複数本の炭素繊維２０の束である炭素繊維束６０が備えられている。
【００４１】
具体的には、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、炭素繊維束６０（炭素繊維２０）は、一端側（図中左端側）から他端側（図中右端側）にかけて、樹脂床５４の内部と金属床５６の内部とに交互に配置されるように波形状とされている。そして、樹脂床５４の内部に配置された炭素繊維束６０の一部に、樹脂床５４を構成する樹脂材料が含侵し、金属床５６の内部に配置された炭素繊維束６０の他の一部に、金属床５６を構成する金属材料が含浸している。
【００４２】
このように、炭素繊維束６０（炭素繊維２０）は、波形状とされ、樹脂床５４の内部と金属床５６の内部とに交互に配置されている。このため、複数の直線状の炭素繊維束９０を樹脂床５４の内部と金属床５６の内部とに跨るように配置する場合（比較形態：図９参照）と比して、アンカー効果が生じるため、樹脂床５４と金属床５６とが離れる離間方向に、樹脂床５４と金属床５６とが接合部で剥離するのを抑制することができる。
【００４３】
（評価）
次に、樹脂部材と金属部材との接合に炭素繊維を用いた場合（実施例）と、炭素繊維を用いなかった場合（比較例）とを評価した評価結果等について説明する。
【００４４】
［評価仕様］
・実施例：図１０（Ａ）には、実施例に係る複合部材７０が示され、図１０（Ｂ）には、複合部材７０を構成する樹脂部材７２と金属部材７４とが別々に示されている。
【００４５】
図１０（Ａ）に示されるように、図中矢印Ｅ方向に延びる直方体状の樹脂部材７２の内部に、矢印Ｅ方向に延びる板状の金属部材７４が配置されている。この金属部材７４には、図１０（Ｂ）に示されるように、波形状となるように、金属部材７４の表裏を貫通する炭素繊維束７６が備えられている。なお、複合部材７０の寸法については、ＪＩＳ  Ｋ７０７４における試験片の標準寸法とされている。
・比較例：図１１（Ａ）には、比較例に係る複合部材８０が示され、図１１（Ｂ）には、複合部材８０を構成する樹脂部材８２と金属部材８４とが別々に示されている。複合部材８０については、金属部材８４に炭素繊維束７６が備えられていない点を除いて、複合部材７０と同一である。
【００４６】
［評価方法］
ＪＩＳ  Ｋ７０７４の３点曲げ試験方法により、複合部材７０、８０を評価する。具体的には、図１２（Ａ）（Ｂ）に示されるように、複合部材７０、８０の長手方向の両端部を下方から支持し、先端球状の圧子で複合部材７０、８０の長手方向の中央部を上方から押圧する。そして、複合部材７０、８０の長手方向の中央部の変位δと、この変位δに対する荷重Ｆを導出する。
【００４７】
［評価結果］
図１３には、複合部材７０、８０を評価した評価結果がグラフで示されている。グラフの横軸は、複合部材７０、８０の長手方向の中央部の変位δであり、グラフの縦軸は、変位δに対する荷重Ｆである。また、グラフ中の実線が、実施例に係る複合部材７０の評価結果を示し、グラフ中の点線は、比較例に係る複合部材８０の評価結果を示している。
【００４８】
複合部材７０に荷重Ｆを負荷してから荷重Ｆが最大値になるまで（図中範囲Ｊ）を比較すると、  同一の値の荷重Ｆを複合部材７０、８０に負荷した場合は、複合部材７０の変位δが複合部材８０の変位δより小さいのが分かる。
【００４９】
これは、実施例に係る複合部材７０では、樹脂部材７２と金属部材７４との接触面（被接触面）に剪断方向の力が作用すると、炭素繊維束７６によって、接触面における剪断方向の剥離が抑制されるためである。なお、複合部材７０については、荷重Ｆが最大値となった後、発生荷重Ｆが急激に減少している。これは、樹脂部材７２と炭素繊維束７６との結合（接合）が解除されたため、発生したものと考えられる。
【００５０】
以上の評価結果からも分かるように、本実施例の複合部材７０では、炭素繊維束７６（炭素繊維）を備えることで、樹脂部材７２と金属部材７４との剥離が抑制される。
【００５１】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記第１実施形態では、樹脂部材１２を構成する樹脂材料としてアクリル樹脂を用いたが、エポキシ樹脂等の他の樹脂材料を用いてもよい。
【００５２】
また、上記第１実施形態では、金属部材１４を構成する金属材料としてパラジウム合金を用いたが、銀合金等の他の金属材料を用いてもよい。
【００５３】
また、上記第１実施形態では、繊維シート２２が、接触面１２Ａ及び被接触面１４Ａを横切って、樹脂部材１２の内部と金属部材１４の内部とに跨るように配置されたが、繊維シート２２ではなく、炭素繊維２０が、樹脂部材１２の内部と金属部材１４の内部とに跨るように配置されていればよく、一本の炭素繊維２０であってよく、複数本の炭素繊維２０であってもよい。
【００５４】
また、上記第１、第２実施形態では、繊維部材として炭素繊維２０を用いたが、繊維部材としてパラ系アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維、メタ系アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維等を用いてもよい。
【００５５】
また、上記第１実施形態では、焼却部材３０として、一例として、加熱すると溶融するワックス（蝋）が用いられたが、加熱すると焼却されるレジンやプラスチック等を用いてもよい。
【００５６】
また、上記第１実施形態では、型材３４を硬化させた後に、型材３４の外部と焼却部材３０とを連通する（繋ぐ）貫通孔３４Ａを形成したが、例えば、液状の型材３４を乾燥し、型材３４を硬化させる（硬化工程）際に、貫通孔３４Ａを形成してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０        複合部材
１２        樹脂部材
１２Ａ      接触面
１４        金属部材
１４Ａ      被接触面
２０        炭素繊維（繊維部材の一例）
２２        繊維シート
３０        焼却部材
３４        型材
４０        空洞
５０        有床義歯
５４        樹脂床
５４Ａ      接触面
５６        金属床
５６Ａ      被接触面
６０        炭素繊維束
７０        複合部材
７２        樹脂部材
７４        金属部材
７６        炭素繊維束
【図６】
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【図７】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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