(57)【要約】  【課題】  安価であって、高破断強度で、かつ高い伸び特性を有する歯間ブラシ用ワイヤを提供すること、およびその製造方法並びに曲げ強度、剛性に優れ、かつ安価である歯間ブラシを提供することを課題とする。  【解決手段】  重量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：３．０〜５．０％、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：４．０〜１２．０％、Ｃｒ：１２．０〜２４．０％、Ｍｏ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．５〜２．０％、残部が鉄及び不可避的不純物からなることを特徴とし、上記成分組成の線材を用いた歯間ブラシ用ワイヤの製造方法であって、加工度を７０％以上とする最終伸線加工と、８００〜１０５０℃での最終歪み取り熱処理工程とを含むことを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：３．０〜５．０％、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：４．０〜１２．０％、Ｃｒ：１２．０〜２４．０％、Ｍｏ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．５〜２．０％、残部が鉄及び不可避的不純物からなることを特徴とする歯間ブラシ用ワイヤ。
【請求項２】
重量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：３．０〜５．０％、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：４．０〜１２．０％、Ｃｒ：１２．０〜２４．０％、Ｍｏ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．５〜２．０％、残部が鉄及び不可避的不純物からなることを特徴とする歯間ブラシ用ワイヤの製造方法であって、加工度を７０％以上とする最終伸線加工と、８００〜１０５０℃での最終歪み取り熱処理工程とを含むことを特徴とする歯間ブラシ用ワイヤの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の歯間ブラシ用ワイヤを用いてなる歯間ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯の隙間（以下、歯間という）に挿通して、通常の歯ブラシでは歯垢清掃が困難な歯間部を清掃するのに適した歯間ブラシ用ワイヤ及びその製造方法並びに歯間ブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯間ブラシは、通常の歯ブラシでは除去できない歯間に生成する歯垢や食べかすを落とすための道具である。その一般的な構造は、図１に示すごとくである。すなわち、歯間ブラシ１は、１本のワイヤ２を先端（図では左端）で折り返し、ワイヤ２の間に多数の毛ブラシ３を挟み込んだ状態で、ワイヤ２を捻って多数の毛ブラシ３を巻き込むように捻り合わせ、毛ブラシ３をワイヤ２の隙間にしっかりと挟み込んでブラシ部を形成してある。そして、一般的に、ワイヤ２にはステンレス鋼線が用いられ、毛ブラシ３の材質としてはナイロン等の樹脂が用いられている。以上のような構造の歯間ブラシを使用する場合、歯間ブラシのブラシ部をワイヤごと歯と歯の間に挿入して前後に動かすことにより、毛ブラシを歯間や歯茎にこすりつけて歯垢や食べかすを除去するものである。
【０００３】
ところで、歯間ブラシは、前述のとおり多数の毛ブラシを巻き込むように捻り合わせて製造されるが、捻り加工にはワイヤの伸びが伴うため、ワイヤには高い伸び特性が要求される。具体的には破断伸びで２５％以上が必要である。
また、歯間ブラシは、狭い歯間にブラシ部を入れて、歯の両側部分に摺動して使用される。しかも１回の使用で廃棄せずに何回も使用されのが一般的である。このため、曲げ歪みや座屈歪みがワイヤに繰り返し加えられる。従って、ワイヤには、高い曲げ強度および剛性を具備することが要求される。
曲げ強度および剛性はワイヤの破断強度に比例することから、歯間ブラシ用ワイヤは高い破断強度が必要である。具体的には１０００ＭＰａ以上必要である。
【０００４】
上記歯間ブラシ用ワイヤとしては、ステンレス鋼線、中でもＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４のステンレス鋼線が多用されている。しかし、この歯間ブラシ用として使用されているステンレス鋼線は破断強度がせいぜい８００ＭＰａ程度で、曲げ強度、剛性が充分ではない。前述のとおり、歯間ブラシ用ワイヤには高い破断強度と高い伸び特性が要求されるが、金属ワイヤにおいて破断強度と伸び特性とは反比例する。上記従来の歯間ブラシ用ワイヤの破断強度が８００ＭＰａ程度であるのは、捻り加工に耐えうる高い伸び特性を得るためである。
この問題を解決する手段として、特開平８−３０８６３７号公報には、Ｃｏ（コバルト）を３０〜５０％添加したＣｏ合金線を用いた歯間ブラシが、また特開平７−２２７３１５号公報にはＣｏにＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｗ、Ｆｅ、Ｔｉなどの元素を必要量添加したＣｏ合金を用いた歯間ブラシが提案されている。
【特許文献１】特開平８−３０８６３７号公報
【特許文献２】特開平７−２２７３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記Ｃｏ合金を使用した歯間ブラシ用ワイヤは、高破断強度を有しながら、かつ高い伸び特性を有する。しかし、Ｃｏは価格が非常に高い元素で、歯間ブラシの価格が高くなるという欠点を有していた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、安価であって、高破断強度で、かつ高い伸び特性を有する歯間ブラシ用ワイヤを提供すること、およびその製造方法並びに曲げ強度、剛性に優れ、かつ安価である歯間ブラシを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の歯間ブラシ用ワイヤは、重量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：３．０〜５．０％、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：４．０〜１２．０％、Ｃｒ：１２．０〜２４．０％、Ｍｏ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．５〜２．０％、残部が鉄及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の歯間ブラシ用ワイヤの製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：３．０〜５．０％、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：４．０〜１２．０％、Ｃｒ：１２．０〜２４．０％、Ｍｏ：０．９〜２．０％、Ｃｕ：０．５〜２．０％、残部が鉄及び不可避的不純物からなることを特徴とする歯間ブラシ用ワイヤの製造方法であって、加工度を７０％以上とする最終伸線加工と、８００〜１０５０℃での最終歪み取り熱処理工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
次に、本発明に係る歯間ブラシ用ワイヤの化学組成を限定した理由について説明する。
Ｃ：Ｃは不要な元素であるばかりでなく、含有量が高くなって０．０８％を越えると靭性が低下する。よってＣの含有量は０．０８％以下とする。
Ｓｉ：本発明で最も重要な元素であり、このＳｉの動きによって素材の引張強度を増加させ、歯間ブラシ用ワイヤとしての破断強度（曲げ強度、剛性）を向上させるものである。この充分なる破断強度を得るためには、３．０％以上の含有量が必要であるが、５．０％を越えると靭性が低下し、冷間加工性が低下する。よって、Ｓｉの含有量の範囲は３．０〜５．０％とする。
Ｍｎ：脱酸脱硫剤として添加され、靭性を向上させる作用がある。しかし、３．０％を越えると冷間加工性を低下させる。よって、Ｍｎ含有量は、３．０％以下とする。
Ｎｉ：耐食性を向上する目的で添加されるが、過剰になると伸線加工性が低下する。よって、Ｎｉ含有量の範囲は４．０〜１２．０％とする。
Ｃｒ：基地に固溶して耐食性を向上させる。このため少なくとも１２．０％以上添加する必要があるが、２４．０％を越えると冷間加工性が低下する。よって、Ｃｒ含有量は１２．０〜２４．０％とする。
Ｍｏ：基地を強化し、靭性を向上させるとともに耐食性を向上させる。このため、０．９％以上必要であるが、２．０％を越えると、逆に靭性が低下する。また、Ｍｏは高価であるためコスト高となる。よって、Ｍｏ含有量は０．９〜２．０％とする。
Ｃｕ：耐食性を向上させる元素である。このため、０．５％以上必要であるが、２．０％を越えると破断強度が低下し、ワイヤが曲げ強度、剛性および疲労強度が低下する。よって、Ｃｕ含有量は０．５〜２．０％とする。
【０００９】
本発明の歯間ブラシ用ワイヤは、Ｓｉの含有量を従来のステンレス鋼（Ｓｉ含有量０．４％程度）に比べ多量に添加することを大きな特徴としている。しかし、Ｓｉは鋼材の強度を上げるが、これを多量に含有させると結晶粒が粗大となり靭性が低下する。本発明の歯間ブラシ用ワイヤは、高Ｓｉ含有量として破断強度を上げ、これによる靭性の低下をＭｎ、Ｎｉ、Ｃｒの含有量を加減することで結晶粒を微細化して防止するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の歯間ブラシ用ワイヤは、Ｃｏ等の高価な元素を添加していないから安価であって、かつ高破断強度で高い伸び特性を有する。また本発明の製造方法によれば、高破断強度で高い伸び特性を有する歯間ブラシ用ワイヤを容易に製造することができる。よって本発明の歯間ブラシ用ワイヤを用いた歯間ブラシは曲げ強度、剛性に優れ、かつ安価である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の歯間ブラシ用ワイヤは、以下の製造工程で製造される。
すなわち、上記成分組成で線径５．５ｍｍ程度の線材を製造し、この線材に溶体化処理、伸線加工を繰り返して、線径１．０ｍｍ程度の中間線材を製造し、この中間線材に最終の溶体化処理を施した後、加工度７０％以上で所望の線径（０．２〜０．３０ｍｍ程度）まで最終伸線加工を行う。このワイヤを８００〜１０５０℃で熱処理（歪み取り焼鈍）することによって、本発明に係る破断強度が１０００〜１３００ＭＰａで破断伸びが２５〜４０％の歯間ブラシ用ワイヤを製造することができる。
【００１２】
上記製造方法において、加工度を７０％以上とし、最終熱処理温度を８００〜１０５０℃としたのは、高加工度によって熱処理前の破断強度をさらに高くし、その後の熱処理で必要な高伸び特性（破断伸び）を得ることを狙ったためで、加工度が７０％未満、加熱温度が８００〜１０５０℃の範囲外では、歯間ブラシ用ワイヤとして最適な高強度、高伸び特性が得られないからである。
【００１３】
歯間ブラシ用ワイヤの断面形状は、丸形状だけでなく、楕円形状やトラック形状等の偏平形状にするのが好ましい。というのは、偏平形状とするとワイヤの根本部の断面における外接円の面積に対するワイヤの実質断面積比率が大きくなって曲げ強度および剛性がより高くなるからである。
【実施例】
【００１４】
表１に示す５．５ｍｍの線材を製造し、この線材に溶体化処理、伸線加工を繰り返して、線径１．０ｍｍの中間線材を製造し、この中間線材に最終の溶体化処理を施した後、０．２５ｍｍまで最終伸線加工（加工度９４％）を行った。次に８５０℃で熱処理することによって歯間ブラシ用ワイヤを製造した。また、従来例としてＳＵＳ３０４の線材も同様に加工（ただし、加工条件はＳＵＳ３０４に適した条件とした）した。
【００１５】
【表１】
2005105305.tif 000002
【００１６】
そして得られたワイヤの破断強度と破断伸びおよび製造途中における伸線加工性を比較した。その結果を表２に示す。伸線加工性はダイスの寿命、断線、キズの発生有無等ＳＵＳ３０４と比較して総合的に判断し、ＳＵＳ３０４とほぼ同等のものを○、劣るものを×とした。伸線加工性が×のものはその後の破断強度および破断伸びの調査は行わなかった。
【００１７】
【表２】
2005105305.tif 000003
【００１８】
表２に示すとおり、本発明の歯間ブラシ用ワイヤは高い破断強度と伸び特性を有することがわかる。
【００１９】
次に表１に示す実施例２の材料を用いて最終伸線加工度及び最終歪み取り熱処理温度を変化させて、破断強度と破断伸びを比較した。その結果を表３に示す。
【００２０】
【表３】
2005105305.tif 000004
【００２１】
表３に示すとおり、本発明の特定範囲内で製造した歯間ブラシ用ワイヤは、最適な高強度と高い伸び特性を有することが判明した。
【００２２】
さらに、本発明の歯間ブラシ用ワイヤを用いて歯間ブラシを製造し、実際に使用してその性能を確認したところ、従来のステンレス鋼線を用いた歯間ブラシに比べて高い性能を有することが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
歯間ブラシに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】歯間ブラシの一般的構造を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  歯間ブラシ
２  ワイヤ
３  毛ブラシ
【図１】
2005105305.tif 000005