JP7007175B2 - ブラシの芯用の金属線 - Google Patents

Description

本発明は、チューブクリーニングブラシ及び歯間ブラシのようなブラシの芯に適した金属線に関する。

一般的なチューブクリーニングブラシは、芯と多数の毛とを有している。芯は、金属線から形成されている。このブラシの製造では、１本の金属線が折り返されて、２つの挟持部が形成される。これら挟持部の間に、多数の毛が挟まれる。その後に、挟持部が撚られる。撚られることで、２つの挟持部からなる芯が形成される。撚られることで、毛が挟持部に締め付けられる。締め付けにより、毛が芯に固定される。

歯間ブラシも、チューブクリーニングブラシと同様の製造方法によって得られうる。歯間ブラシの製造方法の一例が、特開２００３－１６９７１７公報に開示されている。

特開２００３－１６９７１７公報

ブラシが長期間にわたって使用されると、毛が芯から徐々に抜け落ちる。多くの毛が抜けたブラシは、もはや使用に耐えない。毛が芯から抜けにくいブラシ、換言すれば、耐久性に優れたブラシが望まれている。さらには、容易に製造されうるブラシが望まれている。

本発明の目的は、耐久性に優れかつ容易に製造されうるブラシの、芯用の金属線の提供にある。

本発明に係るブラシの芯用の金属線では、径方向に沿って測定された算術平均粗さＲａは、０．１５μｍ以上０．３０μｍ以下である。好ましくは、この算術平均粗さＲａは、０．２０μｍを超えて０．３０μｍ以下である。

好ましくは、この金属線の材質は、チタン又はチタン合金である。

この金属線の材質が、ステンレススチールであってもよい。

他の観点によれば、本発明に係るブラシの芯用の金属線の製造方法は、
その材質がチタン又はチタン合金である母線の表面に、酸化皮膜を形成する工程、
この母線に伸線加工を施す工程、
この母線に第一エッチングを施し、この母線から酸化皮膜を除去する工程、
及び
この母線に第二エッチングを施し、この母線の表面粗さを小さくする工程
を含む。

好ましくは、第一エッチングにおける減面率は、１０％以上２０％以下である。好ましくは、第二エッチングにおける減面率は、３％以上１０％以下である。

図１は、本発明の一実施形態に係るブラシの芯用の金属線が示された斜視図である。 図２は、図１の金属線が用いられたチューブクリーニングブラシが示された正面図である。 図３は、図１の金属線が算術平均粗さＲａの測定装置と共に示された説明図である。 図４は、図１の金属線の母線の算術平均粗さＲａの測定結果が示されたグラフである。 図５は、図１の金属線の算術平均粗さＲａの測定結果が示されたグラフである。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１には、ブラシの芯用の金属線２が示されている。この金属線２は、長尺である。この金属線２は、端面４と側面６とを有している。

金属線２の断面の輪郭は、円である。金属線２が、異形線であってもよい。例えば、断面が楕円である金属線であってもよい。

この金属線２の材質は、チタン又はチタン合金である。チタン及びチタン合金の比強度は、高い。従って、この金属線２から得られるブラシの芯は、軽量でかつ強度に優れる。この芯は、耐腐食性に優れる。しかもこの芯は、ヒトにアレルギー反応を引き起こさせにくい。

チタン合金は、チタンを主成分とする合金である。チタン合金におけるチタンの含有率は５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、８０質量％以上が特に好ましい。チタン合金として、α型合金、β型合金及びα＋β型合金が例示される。

図２は、図１の金属線２が用いられたチューブクリーニングブラシ１２が示された正面図である。このブラシ１２は、芯１４と多数の毛１６とを有している。それぞれの毛１６は、芯１４に固定されている。毛１６の典型的な材質として、樹脂組成物、エラストマー組成物及び金属が挙げられる。

このブラシ１２が得られるには、まず、金属線２が所定の長さに切断される。この金属線２が、二つ折りにされる。二つ折りにより、金属線２には２つの挟持部１８が形成される。それぞれの挟持部１８は、線状である。これら挟持部１８の間に、多数の毛１６が挟まれる。通常は、それぞれの毛１６の長さ方向中心が、挟持部１８で挟まれる。これらの挟持部１８が撚られることで、図３に示された芯１４が形成される。挟持部１８が撚られることで、毛１６がこれら挟持部１８に締め付けられる。締め付けにより、毛１６が芯１４に固定される。

チタン及びチタン合金では、その表面に酸化皮膜が形成されうる。通常の金属線２は、母線の伸線加工によって製造される。酸化皮膜は、伸線時の母線の急激な酸化に起因する口金への焼き付きを抑制する。焼き付き抑制の観点から、比較的厚い酸化皮膜が存在する状態で、伸線がなされる。酸化皮膜は脆いので、この伸線のときに破断し、伸線後の母線の側面に分散する。従って側面には、酸化皮膜の存在する箇所と存在しない箇所とが混在する。この混在が生じた従来の母線では、側面６が凹凸を有する。

酸化皮膜の存在する箇所と存在しない箇所とが混在した状態の母線にさらに伸線加工が施されると、酸化皮膜の存在する箇所にて金属線が口金で強く押されて塑性変形し、この金属線が凹むことがある。この組成変形によっても、側面６に凹凸が形成される。

酸化皮膜は、エッチングで除去されうる。エッチングでは、母線が酸に浸漬される。酸化皮膜が除去されても、側面６は凹凸を有する。

本発明に係るブラシ１２の芯１４用の金属線２では、製造条件の工夫により、側面６の算術平均粗さＲａが０．１５μｍ以上０．３０μｍ以下にコントロールされている。換言すれば、この金属線２の側面６は、適度な粗さを有する。

算術平均粗さＲａが０．１５μｍ以上である金属線２からなる芯１４は、毛１６に対するグリップ力が強い。この金属線２が用いられたブラシ１２では、芯１４からの毛１６の抜け落ちが抑制される。このブラシ１２が長期間使用されても、多数の毛１６が残存する。このブラシ１２は、耐久性に優れる。この観点から、算術平均粗さＲａは０．２０μｍ超が特に好ましい。

算術平均粗さＲａが０．３０μｍ以下である金属線２の挟持部１８が撚られるとき、表面の凹凸が過大でないので、応力集中が生じにくい。従って、撚り加工のときの金属線２の破断が抑制される。この金属線２が用いられることにより、容易に、かつ歩留まりよく、ブラシ１２が製造されうる。これらの観点から、算術平均粗さＲａは０．２５μｍ以下が特に好ましい。

算術平均粗さＲａは、「ＪＩＳ Ｂ０６０１:２００１」の規定に準拠して測定される。測定は、三鷹光器社の非接触輪郭形状測定装置「ＭＬＰ－２」によってなされる。図３に、測定の様子が示されている。この装置は、照射器２０を有している。この照射器２０から、金属線２の側面６に向かってレーザー２２が照射される。金属線２は、図３（ａ）の矢印Ａで示された方向（径方向）に、相対的に移動する。図３（ａ）では、レーザー２２が点Ｐ１を照射している。図３（ｂ）では、レーザー２２が点Ｐ２を照射している。図３（ａ）に示された時点から図３（ｂ）に示された時点までの側面６の形状が測定され、算術平均粗さＲａが算出される。換言すれば、算術平均粗さＲａは、金属線２の径方向に沿って測定される。測定のピッチは、１．００μｍである。点Ｐ１は、金属線２の前側から、この金属線２の径Ｄの１５％の位置である。点Ｐ２は、金属線２の後側から、この金属線２の径Ｄの１５％の位置である。従って、測定距離は、金属線２の径Ｄの７０％である。

金属線２の径Ｄは、０．０５ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下が好ましい。金属線２の断面が非円形である場合、この断面の輪郭形状内に画かれうる最長の線分の長さが、径Ｄとされる。

以下、この金属線２の製造方法の一例が説明される。まず、比較的厚い酸化皮膜を有する母線が準備される。この母線に、伸線加工が施される。伸線加工により、母線が細径化する。この母線に第一エッチングが施される。第一エッチングにより、母線から酸化皮膜が除去される。酸化皮膜の一部が、金属線に残存してもよい。第一エッチングにおける減面率は、１０％以上２０％以下が好ましい。この母線に、第二エッチングが施される。第二エッチングにより、母線の表面粗さが小さくなる。第二エッチングにより、金属線２の算術平均粗さＲａが適正化される。第二エッチングにおける減面率は、３％以上１０％以下が好ましい。

本発明において、減面率Ｐは、下記の数式によって算出されうる。
Ｐ＝ （（Ｓ１ － Ｓ２） ／ Ｓ１） ＊ １００
この数式において、Ｓ１はエッチング前の母線の断面の面積であり、Ｓ２はエッチング後の母線（又は金属線２）の断面の面積である。

エッチングの具体例として、酸洗及び電解酸洗が例示される。第一エッチングの後に、ローラーによるスキンパス伸線が施されてもよい。第二エッチングの後に、ローラーによるスキンパス伸線が施されてもよい。

エッチング以外の方法で、算術平均粗さＲａが調整されてもよい。例えば、表面研磨、ブラスト処理等の方法で、算術平均粗さＲａが調整されてもよい。

金属線２の材質が、ステンレススチールであってもよい。ステンレススチールは強度及び耐食性に優れる。ステンレススチールは、ブラシ１２の芯１４に適している。一般的なステンレススチールワイヤでは、表面粗さが小さい。ステンレススチールからなる母線に表面研磨、ブラスト、エッチング等の処理が施され、算術平均粗さＲａが０．１５μｍ以上０．３０μｍ以下である金属線２が得られうる。この金属線２から、歩留まりよくブラシ１２が製造されうる。この金属線２から得られたブラシ１２では、毛１６が芯１４から抜け落ちにくい。このブラシ１２は、耐久性に優れる。算術平均粗さＲａは、０．２０μｍ超が特に好ましい。算術平均粗さＲａは、０．２５μｍ以下が特に好ましい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

直径が０．５０ｍｍであり、その材質がチタン合金（Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ）である母線を準備した。この母線に、温度が９００℃である大気中で熱処理を施した。この熱処理により、母線が軟化し、かつ母線の表面に比較的厚い酸化皮膜が生成した。この母線に、ダイスによる伸線加工を施した。この伸線加工後の母線において、直径は０．２２０ｍｍであり、引張強さは１５００ＭＰａであった。この母線に、温度が９００℃である大気中で熱処理を施した。この熱処理後の母線の引張強さは、１１００ＭＰａであった。この母線に、化学エッチング（第一エッチング）を施した。具体的には、温度が４０℃であるエッチング液（株式会社ユニカルの「ＴＩ－６０」）に、２分間、母線を浸した。この化学エッチングにより、母線から酸化皮膜が除去された。この化学エッチング後の母線において、直径は０．２０５ｍｍであり、算術平均粗さＲａは０．３０５８μｍであった。算術平均粗さＲａの測定結果が、下記の図４に示されている。

この母線に、さらに化学エッチング（第二エッチング）を施した。具体的には、温度が３０℃であるエッチング液（株式会社ユニカルの「ＴＩ－６０」）に、１分間、母線を浸した。この化学エッチング後の金属線において、直径は０．２００ｍｍであり、算術平均粗さＲａは０．１８９６μｍであった。算術平均粗さＲａの測定結果が、下記の図５に示されている。この金属線は、適度な表面粗さを有する。この金属線が芯として用いられたブラシでは、毛が抜けにくい。この金属線は、塑性加工に供されても破断しにくい。

本発明に係る金属線は、様々なブラシの芯の材料として用いられうる。

２・・・金属線
６・・・側面
１２・・・チューブクリーニングブラシ
１４・・・芯
１６・・・毛
１８・・・挟持部
２０・・・照射器
２２・・・レーザー

Claims (2)

1. その材質がチタン又はチタン合金である母線の表面に、酸化皮膜を形成する工程、
   上記母線に伸線加工を施す工程、
   上記母線に第一エッチングを施し、この母線から酸化皮膜を除去する工程、
   及び
   上記母線に第二エッチングを施し、この母線の表面の算術平均粗さＲａを０．１５μｍ以上０．３０μｍ以下とする工程
   を含み、
   上記第一エッチングにおける減面率が１０％以上２０％以下であり、
   上記第二エッチングにおける減面率が３％以上１０％以下であるブラシの芯用の金属線の製造方法。
2. 上記母線に第二エッチングを施す工程では、この母線の表面の算術平均粗さＲａを０．２５μｍ以下とする、請求項１に記載の製造方法。
   
   

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