JP4415992B2 - 変形爪矯正具及びその製造方法 - Google Patents
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Description
爪の表面に矯正具を貼り付ける方法では、矯正具の爪幅方向端部がめくれて剥がれやすい。装着の際に使用した接着剤が爪と矯正具との間から滲み出ると使用者に著しい不快感を与え、矯正具を外した後の爪表面から接着剤を除去する必要があることも、貼付け式の矯正具が敬遠される原因である。変形爪の幅方向端部にかけた折返し端や係止部に引張り力を加える矯正具では、変形爪の幅方向端部に折返し端又は係止部を差し込む必要があり、患者に苦痛を与えることが欠点である。矯正具のタイプによっては、変形爪の一部に係止部用の装着孔を穿設する等の施術を要し、患者自身による装着・取外しが困難になる。
該カギツメは、前記矯正板の爪先側端縁から突出する複数の舌片それぞれの先端部を指の付け根側へ舌片が重なるように折込むことによって形成された折込み部と、さらに各舌片それぞれの基端部を同じ側に舌片が重なるように折り曲げることによって形成された折曲げ部とからなる二重重なり折り構造を有するものであることを特徴とする。
該カギツメは、前記切り出した線材の両端の先端部それぞれを矯正部側へ線材が重なるように折込むことによって形成された折込み部と、さらに前記折込み部を含む両先端部それぞれを同じ側に線材が重なるように折曲げることによって形成された折曲げ部とからなる二重重なり折り構造を有するものであることを特徴とする。
Cu−Al−Mn系形状記憶合金を冷間圧延した冷延板の圧延方向を爪幅方向とし、指長方向の一端縁から複数の舌片が突出した形状の弾性金属片を冷延板から切り出し、
各舌片それぞれを折込んだ後に折曲げて二重重なり折り構造を有するカギツメを成形した後、
形状記憶化又は超弾性化のための熱処理でもって再結晶β単相の圧延面の法線方向を<112>、圧延方向を<110>を主とした方位に配向させることを特徴とする。
Cu−Al−Mn系形状記憶合金の丸線材を冷間圧延で潰し線材にして切り出した線材の両端の先端部それぞれを折込んだ後に折曲げて二重重なり折り構造を有するカギツメを形成し、
両カギツメの間をほぼく字型の矯正部に成形した後、
形状記憶化又は超弾性化のための熱処理でもって再結晶β単相の圧延面の法線方向を<112>、圧延方向を<110>を主とした方位に配向させることを特徴とする。
dσ/dT=-ΔS/ε (1)
クラジウス-クラペイロンの関係式は、変態歪み量εが同程度の場合、変態エントロピー変化Sの大きな形状記憶合金におけるマルテンサイト変態・逆変態誘起応力σの温度依存性が大きいことを意味する。したがって、形状記憶合金製の変形爪矯正具では、生活環境の温度変化によっても変形応力挙動が著しく変化するといえる。
結晶方位の表現法としては、結晶構造の単位結晶格子に関しx,y,z軸を定め(図1a)、それぞれを[100],[010],[001]方位と表記する方法が一般的である。これを基準に種々の方位が、たとえば[110],[111],[112]と表記される。形状記憶単結晶の場合、結晶方位により形状記憶効果及び超弾性効果による回復歪み量が決定される。
冷延板を出発材料とする場合、所定組成のCu-Al-Mn系合金を溶製した後、インゴットに鋳造し、熱間鍛造,冷間圧延等を経て薄板とし、(β+α)の二相組織となる500〜700℃で軟化焼鈍する。中間焼鈍温度を(β+α)二相域に設定することにより、大きな加工度の冷間加工を与えることができ、再結晶後に強配向性の{112}<110>集合組織が形成される。因みにβ単相域で中間焼鈍すると、十分な冷間加工度を与えられなくなるため、{112}<110>再結晶集合組織の形成が弱くなり、必要とする形状記憶効果,超弾性効果,変形抵抗の異方性が得られなくなる。
熱処理では、β単相となる温度範囲まで加熱(溶体化処理)し、結晶組織をβ単相に変態させ再結晶集合組織を形成させる。β単相域温度及び(β+α)二相域温度は合金組成により異なるが、一般にβ単相域温度は700〜900℃,(β+α)二相域温度は400〜850℃の範囲にある。β単相域温度での保持時間は0.1 分以上であれば良いが、15分を超える長時間保持は酸化等の悪影響が懸念されるので、好ましくは0.1〜15分に保持時間が設定される。
カギツメ37を形成した後、屈曲点36aを頂点として中間部をく字型に曲げ加工することにより矯正部36を形成する。く字型の開き角をθ(度)とすると、カギツメ方向は<110>方向になり爪幅方向はRD方向からTD方向に90−θ/2(度)回転した角度になる。Cu−Al−Mn合金の方位と変態歪量との関係(図5)は、集合組織が形成された状態でも同様に維持され、方位に応じ回復歪み量が変わる。図5の点線は、RDからTDまで圧延面内を回転させたときの方位を示している。
図5から判るように、RD方向からTD方向に0〜70度の範囲で回転させると回復歪み量が大きくなり、回復歪み量が大きいほど変形応力が小さくなるので、変形応力が爪幅方向で小さく爪先方向で大きくなる。したがって、く字型の開き角θを40度以上で180度未満の範囲に設定することが好ましく、更にはカギツメ37を指先と爪先21との間に安定的に挿し込むため40〜150度の範囲に設定することが好ましい。
次いで、冷延材を出発材料とする矯正具15と同様な形状記憶化又は超弾性化の熱処理で再結晶β相を{112}<110>を主とした方位に配向させると、爪幅方向に弾性復元力(矯正力)が大きく爪先方向に変形応力の大きな矯正具35が得られる。
冷延板のRD方向,TD方向それぞれに長手方向を揃えた幅:3mm,長さ:50mmの短冊状金属帯を放電加工で切り出した。そして、900℃×5分で溶体化処理した後、水焼入れし、次いで200℃×15分の時効処理を施した。
得られた短冊状金属帯は、RD方向,TD方向共に結晶粒がランダム配向しており、RD方向の応力-歪み曲線(図7a)とTD方向の応力-歪み曲線(図7b)との間に実質的な相違がみられなかった。そのため、RD方向に長手方向を揃えて矯正具母材10を切り出しても、矯正板16とカギツメ17の変形応力を変化させることができなかった。
測定結果から明らかなように、Ni-Ti合金帯では温度変化に応じた曲げ-撓み曲線の変動が大きく、昇温に伴って変形荷重,回復荷重が著しく高くなっている。他方、Cu-Al-Mn系合金の短冊状金属帯では、温度変化に対して変形荷重,変形回復荷重が緩慢に変動しており、苦痛を催す矯正力の急激な変化がないことが判る。
インゴットを熱間鍛造した後、600℃焼鈍,酸洗,70%の冷間圧延を経て板厚:0.2mmの冷延板を製造した。圧延板から幅:2.7mm,長さ:40mmの短冊状試験片を放電加工で切り出し、900℃×5分の溶体化処理後に焼き入れ、マルテンサイト変態温度の安定化のために150℃×15分の時効処理を施した。
11:舌片
15:変形爪矯正具
16:矯正板
17:カギツメ
18:折込み部
19:折曲げ部
20:変形爪
21:爪先
22:台座
23:押え
24:錘
25:ダイス
26:錘
N:爪片
M:短冊状金属帯
30:潰し線材
35:変形爪矯正具
36:矯正部
36a:屈曲点
37:カギツメ
38:折込み部
39:折曲げ部
Claims (5)
- Cu−Al−Mn系形状記憶合金を冷間圧延した冷延板の圧延方向を爪幅方向とし、爪幅方向に関する形状記憶能が大きく、指長方向に関する変形応力が高いものとなるように冷延板から切り出した弾性金属片より得られる変形爪矯正具であって、再結晶β単相の主たる結晶方位が圧延方向に揃っており、矯正板と、矯正板の爪先側端縁に設けられると共に変形爪の爪先先端に噛み合う複数のカギツメと、を備え、
該カギツメは、前記矯正板の爪先側端縁から突出する複数の舌片それぞれの先端部を指の付け根側へ舌片が重なるように折込むことによって形成された折込み部と、さらに各舌片それぞれの基端部を同じ側に舌片が重なるように折り曲げることによって形成された折曲げ部とからなる二重重なり折り構造を有するものであることを特徴とする変形爪矯正具。 - カギツメは、矯正板の爪幅方向に関して等間隔で、爪幅の全幅、爪幅方向の中央近傍又は爪幅方向の両端近傍で爪先側端縁に設けられている請求項1記載の変形爪矯正具。
- Cu−Al−Mn系形状記憶合金の丸線材を冷間圧延した潰し線材から切り出した線材より得られる変形爪矯正具であって、再結晶β単相の主たる結晶方位が圧延方向すなわち長手方向に揃っており、切り出した線材の両端それぞれに形成されると共に変形爪の爪先側端に噛み合うカギツメと、両カギツメの間をほぼく字型に成形した矯正部と、を備え、
該カギツメは、前記切り出した線材の両端の先端部それぞれを矯正部側へ線材が重なるように折込むことによって形成された折込み部と、さらに前記折込み部を含む両先端部それぞれを同じ側に線材が重なるように折曲げることによって形成された折曲げ部とからなる二重重なり折り構造を有するものであることを特徴とする変形爪矯正具。 - Cu−Al−Mn系形状記憶合金を冷間圧延した冷延板の圧延方向を爪幅方向とし、指長方向の一端縁から複数の舌片が突出した形状の弾性金属片を冷延板から切り出し、
各舌片それぞれを折込んだ後に折曲げて二重重なり折り構造を有するカギツメを成形した後、
形状記憶化又は超弾性化のための熱処理でもって再結晶β単相の圧延面の法線方向を<112>、圧延方向を<110>を主とした方位に配向させることを特徴とする変形爪矯正具の製造方法。 - Cu−Al−Mn系形状記憶合金の丸線材を冷間圧延で潰し線材にして切り出した線材の両端の先端部それぞれを折込んだ後に折曲げて二重重なり折り構造を有するカギツメを形成し、
両カギツメの間をほぼく字型の矯正部に成形した後、
形状記憶化又は超弾性化のための熱処理でもって再結晶β単相の圧延面の法線方向を<112>、圧延方向を<110>を主とした方位に配向させることを特徴とする変形爪矯正具の製造方法。
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