JP2003518230A

JP2003518230A - 解放可能なファスナー

Info

Publication number: JP2003518230A
Application number: JP2001547471A
Authority: JP
Inventors: ジョゼフ・デイビッド・キオド; エリック・ビレット
Original assignee: ブルーネルユニバーシティ
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2003-06-03
Also published as: GB9930390D0; WO2001046597A1; EP1244876A1

Abstract

(57)【要約】形状記憶材料または機械的特性喪失効果材料で作られまたは備えた解放可能ファスナーがファスナーとして機能し得る能動的形状を備えている。例えばマイクロウエーブ放射により加熱されると、ファスナーは弛緩して受動形になり、そこではもはやファスナーとしては機能せず、このようにして緊締されていた部品の分解を許容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は形状記憶効果、または機械的特性喪失を解放のために使用するファス
ナーに関する。このファスナーは製品の積極的な分解への使用に特に適している
が、本発明はこの分野にのみ限定されるものではない。本発明は合金および／ま
たはポリマー材料を用いたファスナーにも適用可能である。

【０００２】我々の先の特許出願ＧＢ−Ａ−２３２０２７７を参照すると、そこには製品寿
命の終わりに製品の積極的な分解を容易にするために形状記憶材料を採用する技
術を開示している。取り戻された部品または材料は再生可能であり、またはそれ
らは材料のタイプにより安全に処理可能である。

【０００３】（機械的特性喪失材料）本発明の一態様はポリマー材料使用技術に関し、これは、厳密に言うと、形状
記憶材料ではない。その代わり、本発明のこの態様は、機械的特性喪失効果ポリ
マーを包含した解放可能なファスナーを提供する。

【０００４】ここで使用されているように、“機械的特性喪失”効果ポリマーと言う語は、
加熱すると、液状になる前にゴム状態を通過するポリマーを意味している。適し
た材料としては、例えば、熱可塑性ポリマーを含む。

【０００５】図１は熱特性としての材料の柔軟度の形でこの特性を示すグラフである。低温
領域１０においては、プラスチックスはガラス領域にあり、そこではプラスチッ
クスは寸法的に安定しており、比較的に高い柔軟度を有する。温度が上がりかつ
変態域１２に入ると、材料はゴム状になり、柔軟度は漸減する。変態域の中央の
温度は変態温度（Ｔｇ）と呼ばれ、そこでは材料は一部安定、一部ゴム状である
。変態域１２を越えると、材料は完全ゴム状領域に入る。温度が更に上昇するに
連れて、プラスチックスは液（領域１６）になり、例えば射出成型工程に使用可
能となる。しかしながら、一態様として、ゴム状領域１４は特に興味深く、プラ
スチックスが顕著な機械的特性喪失を呈し、プラスチックスが溶けたり燃えたり
することなく、ファスナーの解放を許容する。別の表現をすると、材料がゴム状
となり、例えば、荷重を受けた時にファスナーが機能を失い得る。別の形として
は、ゴム状域を比較的に狭くして、ポリマーを速やかに溶かして機械的特性を喪
失させることができる。

【０００６】或る種のＭＰＬ効果ポリマーは或る程度の形状記憶性状をも呈し得る。しかし
ながら、この材料は形状記憶ポリマーの通常の条件内には入らず、それは効果が
極めて弱く、材料がその元の形状に完全には戻りにくいからである。主な効果は
ＭＰＬ効果である。

【０００７】ＭＰＬファスナーが使用されるのに適しているのは、例えば、山付きねじまた
はボルト、ねじ付きナット、クリップ、タイ、リベットまたは留め金である。こ
のリストは単なる例示であり、網羅的なものではない。

【０００８】このＭＰＬファスナーは別個のユニットであってもよく、またはそれが締着さ
れるべき部材と一体に形成され得る。例えば、一体のＭＰＬ効果ナットはケース
の一部として鋳込まれ得る。

【０００９】図２は有用なＭＰＬ効果を発揮する好適なプラスチックスの代表的な材料パラ
メーター範囲を示している。これらの材料は単に例示したものであり；本発明は
表示されたポリマーに限定されるものではない。

【００１０】近似した態様において、本発明は物品の自動的な分解を容易にするための手段
を包含した物品を提供しており、上記手段はＭＰＬ効果ポリマーを包含している
。

【００１１】好ましくは、この手段は物品の一部を他の物品に締着するためのファスナーの
形をしている。

【００１２】好ましくは、この物品はＭＰＬ効果ポリマーが解放または弛緩される時に物品
の第１および第２部分を互いに他方から遠ざけるように付勢するための手段を包
含している。

【００１３】更に別の近似した態様において、本発明はＭＰＬ効果ポリマー材料を包含した
物品を少なくとも部分的に分解するための方法を提供し、その方法はＭＰＬ効果
材料の直接的にまたは間接的な加熱を包含しており、これによりＭＰＬ効果材料
に機械的特性喪失を来すようにしている。

【００１４】更に近似した態様において、本発明は以下の材料の１個またはそれより多くか
ら提供されるＭＰＬ効果を有する装置を提供する：アクリル；ＡＢＳ；ポリカーボネート；ポリスチレン；ＰＶＣ；ポリプロピレ
ン；ナイロン；ポリウレタン。

【００１５】（形状記憶効果ファスナー）本発明の別の態様を開発している際、分かったことは、現存するファスナー（
ねじ、ボルト、ナット、クリップおよびリベットのような）に対して均等な形を
有する形状記憶材料ファスナーを作ることは可能ではあるが、実際にはそれは簡
単なこととは遥かに離れているということである。本発明は上記のことを念頭に
おいて作られたものである。

【００１６】第１の態様において、本発明はファスナーの少なくとも予め定められた係合領
域に形状記憶材料を包含したファスナーの形成方法を提供し、その方法は：係合領域を持たないファスナー用半製品を準備し；半製品の領域に外圧を加え、その際、その領域を形状記憶材料の変態温度（Ｔ
ｇ）内またはそれより高い温度に直接的または間接的に晒して、半製品上に係合
領域を鋳造し；かつ材料が変態温度領域より低い温度に冷却されるまで外圧を保持する；工程を包
含している。

【００１７】この方法には形状記憶合金が使用され得るが、形状記憶ポリマーの使用が特に
適している。

【００１８】形成された係合領域は、例えば、ねじ山であり得る。そのようなねじ山はねじ
またはボルトの半製品の柱上、またはナットの半製品の内面上に形成され得る。

【００１９】係合領域は代わりにヘッドを包含し得る。例えば、このヘッドは予め山の切ら
れたねじまたはボルトの半製品上に形成され、またはそれはリベットの半製品上
に形成され得る。

【００２０】好ましくは、外力は材料が流動し、または変形して、係合領域を形成するよう
に加えられる。

【００２１】使用に際し、ファスナーが引き続き変態温度領域内またはそれより高い温度に
晒されると、係合領域は崩壊しまたはその元の半製品形状に戻り、従ってファス
ナーは解放される。

【００２２】近似した態様において、本発明は少なくともその係合領域内に形状記憶材料を
包含したファスナーの形成方法を提供し、その方法は：係合領域を受動位置に有するファスナーの半製品を準備し；その係合領域を能動位置へ変形させ、その際領域を形状記憶材料の変態温度（
Ｔｇ）領域またはそれより高い温度に直接的にまたは間接的に晒し；かつ係合領域を能動位置に保ち、その際材料を変態温度領域より低い温度に冷却す
る工程を包含している。

【００２３】この方法には形状記憶合金が使用され得るが、形状記憶ポリマーの使用が特に
適している。

【００２４】このファスナーは、例えば、タングまたはフィンガーの形をした可動係合領域
付きのクリップを包含している。

【００２５】使用に際し、ファスナーが引き続き変態温度領域内またはそれより高い温度に
晒されると、係合領域は崩壊しまたはその元の受動位置に戻り、従ってファスナ
ーの係合は解放される。

【００２６】近似した態様において、本発明は形状記憶材料の係合領域を有するファスナー
をアンダーカット穴を有する部材に取り付ける方法を提供し、この方法は：係合領域を穴内に挿入し；係合領域を変形させてアンダーカット穴内に係合部を形成するように圧力を加
え、その際係合領域を形状記憶材料の変態温度（Ｔｇ）領域内またはそれより高
い温度に直接的にまたは間接的に晒し；かつ係合領域を変形状態に保ち、その際材料を変態温度領域より低い温度に冷却す
る工程を包含している。

【００２７】この方法には形状記憶合金が使用され得るが、形状記憶ポリマーの使用が特に
適している。

【００２８】上記の方法によるとファスナーをアンダーカット穴に対して解放可能な方法で
取り付けるための特に便利な技術を提供し得る。使用に際し、ファスナーが引き
続き変態温度より高い温度に晒されると、鋳造領域は崩壊しまたはその元の形状
に戻り、従ってアンダーカット穴とのロック係合は解放される。

【００２９】更に近似した態様において、本発明はファスナー形成方法を提供し、この方法
は：ファスナーの第１および第２部分を準備し、少なくとも１個の部分が形状記憶
材料またはＭＰＬ効果材料であり；かつ第１および第２部分を共に組み立ててファスナーを形成する工程を包含してい
る。

【００３０】形状記憶材料またはＭＰＬ効果材料の部分は形が調整され、その際部分領域を
形状記憶材料の変態温度を越える温度に直接的にまたは間接的に晒す。そのよう
な調整は第１および第２部分が互いに結合される前または後に行われる。

【００３１】第１または第２部分は、例えば、接着により、例えば永久的に互いに緊締され
得る。代わりに、それらは機械的キーまたは機械的インターロックにより互いに
緊締され得る。

【００３２】更に近似した態様において、本発明は形状記憶ポリマーまたはＭＰＬ効果ポリ
マーの加熱方法を提供し、ポリマーはマイクロウエーブ吸収材料を包含または備
え、方法は材料をマイクロウエーブ放射に晒すことを包含している。

【００３３】マイクロウエーブ吸収材料は電界ベクトルまたはマイクロウエーブ放射の磁界
ベクトルと相互作用し得る。

【００３４】電界ベクトルから熱を発生させるために、材料は中庸なまたは高い抵抗の電気
通路を備えていなければならない。導電性材料は導電性に乏しい材料、または分
離したまたは粒子状の良導体の何れかであり得る。好適な材料は炭素、鉄、アル
ミニウムおよび亜鉛を包含している。材料は粒状または繊維状で、形状記憶材料
内に分布して提供され得る。炭素は特に好ましい材料であり、それは炭素がバッ
チパウダーおよび繊維形として得られ、かつそれがプラスチックマトリックスと
よく接合するからである。

【００３５】磁界ベクトルと相互作用するのに好適な材料はポリクリスチレン磁性材料を包
含している。

【００３６】更に近似した態様において、本発明は形状記憶材料を包含した少なくとも１個
の係合領域を有するファスナーを提供し、この係合領域は変態温度（Ｔｇ）領域
内またはそれより高い温度に直接的にまたは間接的に晒されると、非係合状態の
形状に変わるように形状が定められている。

【００３７】更に近似した態様において、本発明は形状記憶材料またはＭＰＬ効果材料を包
含した少なくとも１個の係合領域を有するファスナーを提供し、この係合領域は
変態温度（Ｔｇ）領域内またはそれより高い温度に晒されると構造的完全性を失
うように形成されている。

【００３８】更に近似した態様において、本発明は形状記憶材料またはＭＰＬ効果材料を包
含したファスナーを提供し、この材料にはマイクロウエーブ吸収材料が充填され
、この吸収材料はファスナーがマイクロウエーブ放射により照射されると材料内
に熱を発生させ得るものである。

【００３９】更に近似した態様において、本発明は電子デイスプレー手段を包含した装置お
よび電子デイスプレー手段を装置内に搭載するための形状記憶材料またはＭＰＬ
効果材料を包含した搭載手段とを備え、この搭載手段は材料の変態温度領域内ま
たはそれより高い温度に晒された時に電子デイスプレー手段を解放するように形
状が定められている。

【００４０】更に近似した態様において、本発明は以下の材料の１個またはそれより多くに
より提供される形状記憶効果をそなえた装置を提供する：アクリル；ＡＢＳ；ポリカーボネート；ポリスチレン；ＰＶＣ；ポリプロピレ
ン；ナイロン；ポリウレタン。

【００４１】更に近似した態様において、本発明は第１および第２のケース部分を包含した
ケースを提供し、少なくとも１個のケース部分は形状記憶またはＭＰＬ効果を備
えたファスナーを包含し、かつそこにおいて、ケースが変態温度領域内またはそ
れより高い温度に直接的にまたは間接的に晒されると、第１および第２ケース部
分が互いに分離可能とされ得る。

【００４２】更に近似した態様において、本発明は複数のＭＰＬ効果ファスナーを包含した
物品を提供し、ここにおいて、少なくとも２個のファスナーが異なる解放温度で
解放されるように形状が定められている。

【００４３】更に近似した態様において、本発明は１個の物品を提供し、この物品は或る高
温に直接的にまたは間接的に晒されることにより第２部分から分解される第１部
分を備えている。好ましくは、この物品はＭＰＬ効果材料を包含している。

【００４４】本発明の実施例が、単なる例として、添付図面を参照してここに記載されてい
る。

【００４５】（発明を実施するための最良の形態）以下の実施例はファスナーの各種デザイン構成を説明しており、このファスナ
ーは形状記憶材料を採用して使用時におけるファスナー解放に自動形状記憶効果
を提供している。このデザインはファスナーに形状記憶材料を採用した時に遭遇
する問題に指向している。例えば、形状記憶ポリマーにとって遭遇する問題は、
材料のクリープ、材料強度、細部の鋳造性、材料を変態温度以上にした時の形状
復元性である。また、形状記憶合金にとっては、材料硬化作業が問題である。例
えば、或る合金は丁度６％の歪みで硬化することが見出されている。

【００４６】以下の記載は形状記憶材料に焦点を置いているが、後の記載から、正確に同じ
原理がＭＰＬ効果材料のファスナーの形成にも使用され得ることが認められる。

【００４７】最初の４個の実施例に関する以下の論考は形状記憶ポリマー製のファスナーに
集中している。しかしながら、同じ原理が形状記憶合金のファスナーの製造にも
使用し得ることは評価されるべきである。

【００４８】図３はねじ切りされたファスナーの第１実施例の形成方法を示す概略図で、こ
のファスナーはねじまたはボルト２０の形をしている。このボルト２０は高温射
出成型によりまず半製品２２として形成される。半製品２２はねじ山２６付きの
シャンク２４および上方領域２８を包含している。ボルトヘッド３０を形成する
ために、半製品２２はプレス３２内に配置され、引き上げられた温度に晒される
。この温度は材料の変態温度（Ｔｇ）に達するか越えるに充分であるが、プラス
チックが液状になるほどには高くない。材料がＴｇを越えると、材料はゴム状に
なり、ヘッド３０をプレス内で形成または鋳造可能となる。このボルトはプレス
３２内で形成された形で保持され、そこでボルト２０は再びＴｇより低温に冷却
されることが許容され、その時ボルト２０は寸法的に安定したヘッド３０付きの
最終形状となる。図３内に示された形で、ヘッドは６角形をしている。

【００４９】使用時には、ボルト２０は従来のファスナーと同様に所定場所において螺合さ
れ得る。

【００５０】ボルト２０またはより正確にはボルトヘッド３０が直接的にまたは間接的にＴ
ｇ領域内またはそれを越えた領域内に晒されると、ボルトヘッドは再びゴム状に
なり、かつ半製品２２の元の形２８へ戻る。ボルトヘッド３０のこの形状変化は
ファスナーに瞬間的解放を提供可能であり、かつ特にリサイクルまたは処分のた
めの製品の積極的解体に適している。

【００５１】ボルト２０の性能は次の２個の特徴により強化される：（ａ）Ｔｇにおいて、プラスチック材料は急激な特性喪失を呈する。ボルト
が緊締張力下にあると、緊締状態は解放される。（ｂ）プラスチック材料は元の形２８に戻ろうとする傾向を備え、元の形で
は緊締ヘッド３０のような係合領域が存在しない。

【００５２】これらの特徴の組合せは使用時に優れた性能を提供し、かつまたＴｇより上の
温度に晒された時にファスナーに信頼性の高い解放を提供し得る。

【００５３】このボルト２０はケースのための外側ファスナーとしての使用時に特に適して
おり、これはボルトヘッド３０がケースの外側位置を占めるからである。これは
熱を外側からかけてボルトヘッド３０に熱が到達することをより容易にし、これ
は例えばファスナーを解放するためにケースがオーブン内に配置される場合に生
ずる。

【００５４】この実施例においては、ねじ山２６はプレス３２内で成型されるよりもむしろ
前に半製品２２に形成される。これにより小さい、または細かいピッチの、ねじ
山の成型が可能になる。プレス３２内にある時は細かい成型は困難であり、これ
はゴム状では細かい形の変更はプラスチックによると常には忠実に保持されない
からである。

【００５５】もしヘッド３０にねじ回し用スロットまたはクロスヘッドが必要な場合は、こ
れが半製品２２の射出成型時に形成されることが好ましく、その理由はねじ山２
６について論述したのと同様である。しかしながら、プレス３２はヘッド３０の
形成中にねじ回し用スロットまたはクロスヘッドを破壊しないように形成されな
ければならない。

【００５６】図４は第２のねじまたはボルト４０の形のねじ山付きファスナーの第２実施例
の形成方法を示している。この第２実施例において、半製品４２は既に鋳造され
たヘッド４４を有する形に形成されている。しかしながら、シャンク４６はねじ
山なしに形成されている。ねじ山４８は半製品４２がプレス５０内に挿入され、
かつボルト４０がＴｇの領域内またはそれを越えて加熱された時、シャンク４６
上に押圧形成される。このボルトはプレス内で冷却されて、シャンク４６上にね
じ山４８の保持されることが許容される。

【００５７】ゴム状の間に緻密な形を形成することに関する上述の限定に鑑みると、この実
施例は、例えば、プラスチック内に螺入するための比較的目の粗いねじ山の形成
に適している。この実施例は、しかしながら、ねじ回し用スロットまたはクロス
ヘッドまたはアレン−キー用凹部（図示されていない）がヘッド４４内に鋳造さ
れることを可能にし、その際、半製品がプレス５０内にある間にヘッドに対する
損傷の危険を伴わない。

【００５８】図５はねじまたはボルト６０の形のねじ山付きファスナーの第３実施例の形成
方法を示している。この実施例においては、ボルト６０は互いに固着されるシャ
ンク部６２および環状頭部６４を包含している。この実施例がそれまでの実施例
と異なり、即ち、活性部分のみが形状記憶材料、または形状記憶合金または形状
記憶ポリマーで作られなければならない。この実施例において、活性部分はヘッ
ド６４であるが、同じ原理が活性シャンクにも適用され得ることは評価されるべ
きである。

【００５９】シャンク部６２には予めねじ山６６およびねじ回し用スロット６８が形成され
ている。ボルト６０を組み立てるためには、プレス７０が使用され、このプレス
は圧力を加えて環状頭部６４をシャンク部６２上に圧縮し、その際、頭部６４は
Ｔｇ（即ち、ゴム状）領域内またはそれを越える温度に晒される。もしシャンク
部６２および頭部６４が互いに接着し得るプラスチック製であれば、シャンクと
頭部の間には機械式のインターロックまたはキーは不必要である。しかしながら
、そのようなインターロックはもし両材料が親和性を持たない場合は必要であり
、両材料が接着に対して親和性を備えていても、所望されるのであればインター
ロックの使用もされ得る。もし所望されるのであれば、一方を金属製、他方をプ
ラスチック製とし得る。

【００６０】使用に際し、ファスナー６０がＴｇ領域内またはそれより高い温度に晒される
と、環状頭部６４はその元の形まで膨張しかつシャンク部６２との係合を解放し
、これによりシャンク部は落下する。

【００６１】図６はナット８０の形のねじ山付きファスナーの第４実施例の形成方法を示し
ている。このナットは当初は多角外面８４付きの環状半製品８２として形成され
ているが、内側ねじ山は備えていない。ねじ山８６は半製品８２をプレス８７内
に配置することにより形成され、このプレスはねじ山付きの中心型８８、および
外壁９０を備えている。プレスが作動する際には、半製品８２がＴｇ領域内また
はそれより高い温度に晒され、半製品は圧縮されかつ型８８に対して内向きに押
圧され、ナット８０の内面上にねじ山８６を刻する。

【００６２】使用に際し、かつ引き続きＴｇ領域内またはそれより高い温度に晒されると、
ナット８０は機械的特性喪失を受けてねじ山８６のない半製品８２のような元の
形に戻る。これがナット８０の締結状態からの解放を可能とする。

【００６３】図５内で例証された原理が、環状の内側ねじ山付き部分、および環状の外側多
角部分を有する２つの部分から成るナットの提供に使用され得ることも評価され
るであろう。何れの部分も、所望されるのであれば、活性部分として選択され得
る。

【００６４】図７はナット９０の形のねじ山付きファスナーの第５実施例の形成方法を示し
ている。この実施例はナットを形状記憶合金で形成するのに特に適しており、そ
の理由はナット９０を形成するのに要する歪み量が比較的に小さいからである。
これは硬化作業のリスクを減し、この硬化作業は他方において形状記憶効果の有
効性を制限するからである。

【００６５】ナット９０はストリップの形の半製品９２から形成されており、このストリッ
プは各端部に略半円形の削除部分９４を備えている。１個の中央孔９６もストリ
ップの略中央に備えられ得る。

【００６６】ナットを形成するためには、ストリップの両端が互いに他方側へ曲げられて、
両削除部分９４がボルト（図示されていない）のねじ山が螺合する孔９８の形成
のために協働する。この孔９８の寸法はナットが螺合されようとしているボルト
のサイズに適合するように定められなければならない。半製品９２はＴｇ領域内
またはそれより高い温度に晒されている間に曲げられ、曲げられた形での冷却が
許容されてナットの形が保持される。

【００６７】中央孔９６は主な孔９８と整合し、所望されるならばボルトによるナットの通
過が許容される。もし中央孔９６が省略されても、ナットは主な孔９８を使用し
てボルトの端部上に螺合可能であるが、ナット９０はナットの直径に対応する量
だけしか螺合することはできない。

【００６８】ナットが再びＴｇ領域内またはそれより高い温度に晒されると、ナット９０は
巻き戻されて半製品９２の直線的ストリップ形状に戻り、これによってボルトと
の係合が解除される。

【００６９】図８は螺旋ナット１００の形のねじ山付きファスナーの第６実施例を示してい
る。このナットはワイヤー１０２から形成され、このワイヤーはねじ山付きの型
１０４回りに巻かれてナットに螺旋形を与え、その際Ｔｇ領域内またはそれより
高い温度に晒される。ナットは型１０４上に保持され、その際材料はＴｇより低
い温度に冷却され、これによりナット１００は冷えた時にその形を保持する。

【００７０】使用に際し、ナット１００がＴｇ領域内またはそれより高い温度に晒されると
、ナット１００はその元の直線的なワイヤー形に巻き戻され、これにより螺合状
態が解放される。

【００７１】以前の実施例と比べて、この実施例は形状記憶合金材料の使用に対して特に適
しており、これは曲げが中庸な歪みしか伴わず、かつ材料の硬化作業の危険が減
少する。

【００７２】図９はアンダーカット穴１１２内に受け入れられた自己位置決めナット１１０
の形のねじ山付きファスナーの第７実施例の形成方法概略を示している。ナット
１１０は当初は穴１１２内に適合し得る環状半製品１１４の形を備えている。当
初、半製品は内側ねじを備えていない。

【００７３】ナット１１０はプレス１１６の使用による下向き加圧と中心孔内へのねじ山付
きの型１１８の挿入により形成され、その際ナット１１０はＴｇ領域内またはそ
れより高い温度に晒される。ゴム状にある材料は穴１１２のアンダーカット内に
押し込まれ、かつ型１１８に対して押圧され、型はナット１１０の内側にねじ山
を成型する。型１１８およびプレス１１６はナット１１０がＴｇより低温に冷却
されるまでその位置に保持され、その後、ナットは新しい形を保つ。型１１８は
その後にナット１１０から巻き戻すことにより取り除かれ得る。もし所望される
のであれば、アンダーカットは通常円錐形であり、または１個またはより多い面
を備えて穴内でのナットの回転を阻止するようにし得る。

【００７４】使用に際し、ボルトまたは他のねじ付きシャフト（図示されていない）がナッ
ト１１０内に螺合し、ナットがファスナーとして機能する。

【００７５】ファスナーを分解するためには、ナット１１０は再びＴｇ領域内またはそれよ
り高い温度に晒される。ナット１１０はその構造的完全さを失い、半製品１１４
の形に戻る。それからナットは穴１１２からの落下が自由になるか、またはボル
トの係合を解放するか、またはそれら双方の組み合わせ状態となる。

【００７６】図１０はファスナーの第８実施例の形成方法の概略を示している。これは上述
のナット１１０の原理と同じであり、違うところは、螺合部分がないことである
。その代わりに、ポスト１２０がアンダーカット穴１２２内に固着されている。
当初、このポストは穴内に受け入れられ得る“半製品”端部を備えている。下向
き圧力をかけ、ポスト１２０をＴｇ領域内またはそれより高い温度に晒すことに
より、ポスト１２０の端部１２４は膨張してアンダーカット内に充満し、かつポ
スト１２０を所定位置にロックする。下向き圧力はＴｇより低い温度に冷却され
るまで保持され、端部１２４はその膨張した形を保持する。

【００７７】ポストはＴｇ領域内またはそれより高い温度に晒すことにより自動的に解放す
る。そのような高い温度では、ポスト１２０は元の“半製品”形状に戻り、穴１
２２から容易に引き抜かれ得る。

【００７８】図１１は第８実施例のものと非常に近似した原理を使用した第９実施例の形成
方法の概略を示している。２個の装置１３０および１３２（例えば、電子回路板
）が１個の短いポスト１３４により固着されており、このポストは各装置に形成
されたアンダーカット穴１３６内に受け入れられている。

【００７９】図１２は双頭リベット１４０の形のファスナーの第１０実施例の形成方法の概
略を示している。当初、リベット１４０は茸形頭付き半製品１４２として提供さ
れ、この半製品は射出成型により形成され得る。リベット１４０は締着されるべ
き部材１４６の両側からプレス１４４内で半製品１４２をクランプすることによ
り形成され、その際リベットはＴｇ領域内またはそれより高い温度に晒される。
１個の下側の茸形頭部１４８が形成される。プレス１４４はリベット１４０がＴ
ｇより低い温度に冷却されうまでその位置に保持され、その後にリベットは両部
材を保持するための最終形状に保持される。

【００８０】リベット１４０を解放するためには、温度は再びＴｇ領域内またはそれより高
い温度に上げられる。これにより下側の茸形頭部１４８が構造的完全性を失い、
半製品１４２の元の形に戻る。

【００８１】図１３はポップリベット１５０の形のファスナーの第１１実施例の形成方法の
概略を示している。リベット１５０は一端にリップ１５４を有する筒状半製品１
５２の形で提供される。この半製品は２個の部材１５６を緊縛するために孔に挿
入され得る。

【００８２】リベットは元の場所で半製品１５２の下端内に円錐形楔１５８を押しつけ、そ
の際にＴｇ領域内またはそれより高い温度に晒すことにより形成される。ゴム状
態において、下端が外へ漏斗形に拡開変形（１５９で）されてリベットが所定位
置に緊締される。楔１５８はリベット１５０がＴｇより低い温度に冷却されるま
で所定位置に保持される。

【００８３】リベット１５０を解放するには、それが再びＴｇ領域内またはそれより高い温
度に晒され、これが漏斗形拡開端部１５９の崩れと元の筒形への復帰、およびこ
れによるリベットの解放をもたらす。

【００８４】図１４はスナップフィット歯１６０の形のファスナーの第１２実施例の形成方
法の概略を示している。歯１６０はポスト１６４から突出したアンダーカット突
起のように形成されている。当初、例えば後方へ傾斜した、“受動的な”または
非把握形状で提供されている。歯はその“能動的な”位置にされ、そのために歯
はそれがゴム状になるまで、約Ｔｇまたはそれより高い温度に加熱され、かつ例
えば概ね直立した“能動的な”位置へ動かされる。歯がＴｇより低い温度まで冷
えるまで、歯をその“能動的な”位置に保つために圧力が掛けられる。

【００８５】スナップフィット歯１６０を解放し、即ち、歯をその“能動的な”（直立した
）位置から“受動的な”（後方へ傾斜した）位置へ動かすためには、単に歯１６
０をＴｇ領域内またはそれより高い温度に晒すことが必要である。歯は直立を保
持するという機械的な特性を失い、かつその“受動的な”位置へ弛緩する。

【００８６】そのような歯は、例えば、プリント回路基板の保持に使用され、または２個の
ケース部品の緊締に使用され、適当な温度での自動的な解放または開放を提供し
得る。

【００８７】複数個のそのような歯も提供される。例えば、１対の歯を第１部品上に配置し
、第２部品を第１部品に対して、それに向かいまたはそれから離れるように可動
とし得る。

【００８８】図１５は第１３実施例の形成方法の概略を示しており、この実施例は第１２実
施例と非常に似ているが、図１０に記載されたのと同じ方法で脚部１７２をアン
ダーカット穴１７４内に配置した点で変更されている。歯１７０は可動に形成さ
れており（前の実施例のように）かつ／またはアンダーカット穴から（図１０の
実施例のように）移動させ得る。

【００８９】上の記載は形状記憶材料のファスナーに焦点を当てているが、同じ原理はＭＰ
Ｌ効果材料のファスナーにも適用され得る。特に、図９ないし図１５の実施例は
ＭＰＬ材料による実施に適している。

【００９０】更なる例として、図１６はＭＰＬ効果材料のボルト１８０の形のファスナーの
更なる実施例の使用法を図解している。ボルトは形状記憶効果を頼りにしていな
いので、ボルトは単一段鋳造工程を使用して射出成型され得る。

【００９１】図１６内に示されているように、この例においては、ボルト１８０は孔１８４
を有する第１ケース部１８２を、領域１８８を有する第２ケース部１８６に緊締
するために使用され、領域内にはボルト１８０が螺合する。

【００９２】使用に際し、ケース部１８２および１８６を分解するためには、ケース（また
はボルト）が直接的または間接的にＭＰＬ効果材料のための変態温度領域内また
はそれより高い温度に晒される。これによりボルト１８０はゴム状になって構造
的完全性を失う。このボルト１８０は領域１８８との螺合状態を失い、またはボ
ルトのヘッド１９０が弱くなりかつ変形可能となり、または両者の組合せにより
解放され得る。

【００９３】図１６内に仮想線で示されているように、スプリング１９２が備えられており
、ボルト１８０が“解放状態”となった時に第１および第２ケース部を互いに離
れる方向へ押しやる。

【００９４】図１７においては、更なる実施例が一般に第１プラスチック材料で作られたケ
ース部２００を包含し、このケース部はＭＰＬ効果材料の一体鋳造領域２０２を
包含している。領域２０２はその中に穴を備えており、その穴に従来型のボルト
２０４（金属またはプラスチックであってよい）のねじ付きシャンクが螺合して
いる。

【００９５】緊締状態を解放したい時には、領域２０２が直接的にまたは間接的に変態温度
Ｔｇ領域内またはそれより高い温度に晒される。これにより一体鋳造第２領域２
０２がその構造的完全性を失い、ボルト２０４を解放する。図１５の実施例のよ
うに、スプリングまたは他の負荷装置２０６が備えられており、２個の部分２０
０および２０８を互いに離れる方向に付勢し、またはボルトをねじ付き穴の外に
付勢している。

【００９６】この実施例は図１６の実施例に比べて実際的な利点を備えており、それは（図
１６の比較的弱いボルト１８０と比べて）ボルトに対してより大きい捩り負荷を
かけ得ることに起因している。

【００９７】形状記憶材料および／またはＭＰＬ効果材料に対して熱を加えるのに各種の技
術を採用することができ、例えば、高温オーブン、または赤外線照明、または誘
導加熱がある。好ましい形としては、マイクロウエーブ放射が材料内の発熱に使
用される。これは重合体材料にマイクロウエーブ吸収材料を加えることにより達
成され、これは放射の電界ベクトルまたは磁界ベクトルの相互作用による。電界
ベクトルからの発熱に適した材料は、グラファイト、鉄粒子、亜鉛粒子、または
アルミニューム粒子を含んでいる。粒子を使用すると電気抵抗通路を提供し、そ
の中で流れの誘導により熱が発生する。磁性ベクトルからの発熱に適した材料は
多結晶質の磁気材料を含んでいる。

【００９８】加熱効果を得るためにマイクロウエーブ放射を使用すると解放可能ファスナー
の内側での使用を可能とし、その内側では他の方法での熱の直接的供給が実際的
ではない。マイクロウエーブ放射吸収のために形成された領域内に加熱を集中さ
せることにより加熱効率の向上を図り、かつ或る領域内で発熱させて他領域、例
えば他の電子部品への熱的なリスクを避けるように発熱させ得る。

【００９９】マイクロウエーブ放射は能動部分を直接的に加熱し、それは放射が能動部分内
に吸収されることにより行われる。別に、マイクロウエーブ放射は能動部分を間
接的に加熱し、それは能動部分に対して接している別部品のような、能動部分に
熱的に接している領域内に放射が吸収されることにより行われる。例えば、付勢
装置が使用されると、その付勢装置もマイクロウエーブ放射を吸収し得る。この
２個の技術（直接および間接加熱）は共に使用され得る。

【０１００】また、図２内に図示されているように、異なる変態温度Ｔｇを有する材料を選
択することにより、漸増する温度での材料の連続的な誘発を提供し得る。

【０１０１】例えば、以下の材料を以下の温度領域にわたり形状記憶またはＭＰＬ効果を提
供するために使用し得る。約３０℃から約１００℃ではポリウレタン１００℃付近ではＡＢＳ１４０℃付近ではポリプロピレン１５０℃−２３０℃ではナイロン（タイプによる）

【０１０２】もしより高い温度が求められるのであれば、ＰＥＥＫおよびＰＰＯのような、
他の材料も使用可能である。

【０１０３】本発明は特に次の物のための装着、内側締着および自動解放の提供に適してい
る：液晶デイスプレー（ＬＣＤ’ｓ）デイスプレーカバー電子部品およびモジュールバッテリーコンテナーおよびケーシング、および内部にバッテリーを配置し得る開放可能なシェルまたはチャンバー可搬式製品および通信用装置装置用ケースおよび家

【０１０４】上述の事項は本発明の好ましい態様を単に図解したものであり、多くの変形が
発明の範囲内でなされ得ることは評価されるであろう。特に有意であると信じら
れている特徴は添付請求の範囲に限定されている。しかしながら、出願人はここ
に記載され、および／または図面中に図解された新規な特徴またはアイデアの何
れに対しても、強調がなされているかどうかに拘わりなく、保護を要求する。

【図面の簡単な説明】

【図１】代表的形状記憶ポリマーの性質を示すグラフである。

【図２】ポリマーの特性表である。

【図３】ファスナーの第１実施例の構成概略図である。

【図４】ファスナーの第２実施例の構成概略図である。

【図５】ファスナーの第３実施例の構成概略図である。

【図６】ファスナーの第４実施例の構成概略図である。

【図７】ファスナーの第５実施例の構成概略図である。

【図８】ファスナーの第６実施例の構成概略図である。

【図９】ファスナーの第７実施例の構成概略図である。

【図１０】ファスナーの第８実施例の構成概略図である。

【図１１】ファスナーの第９実施例の構成概略図である。

【図１２】ファスナーの第１０実施例の構成概略図である。

【図１３】ファスナーの第１１実施例の構成概略図である。

【図１４】ファスナーの第１２実施例の構成概略図である。

【図１５】ファスナーの第１３実施例の構成概略図である。

【図１６】ファスナーの第１４実施例の構成概略図である。

【図１７】ファスナーの第１５実施例の構成概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者エリック・ビレットイギリス、ティダブリュー20・０ジェイゼット、サリー、エガム、エングルフィールド・グリーン、ラニーミード・キャンパス、デザイン・デパートメント、ブルーネル・ユニバーシティＦターム(参考） 3J036 AA03 BA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機械的特性喪失効果ポリマーを包含している解放可能なファ
スナー。
【請求項２】緊締されるべき非ＭＰＬ部材を包含し、それと一体の物品で
ある、請求項１によるファスナー。
【請求項３】物品の自動的な分解を容易にするための手段を包含した物品
であって、上記手段がＭＰＬ効果ポリマーを包含している、物品。
【請求項４】手段が物品の一部を他に緊締するためのファスナーの形をし
ている、請求項３による物品。
【請求項５】ＭＰＬ効果ポリマーが解放または弛緩された時に物品の第１
および第２部分を互いに離す方向に付勢するための手段を更に包含している、請
求項３または４による物品。
【請求項６】ＭＰＬ効果ポリマー材料を包含した物品を少なくとも部分的
に分解するための方法であって、その方法がＭＰＬ効果材料を直接的または間接
的に加熱して、ＭＰＬ効果材料に機械的特性の喪失を起させることを包含してい
る、方法。
【請求項７】以下の材料：アクリル；ＡＢＳ；ポリカーボネート；ポリス
チレン；ＰＶＣ；ポリプロピレン；ナイロン；ポリウレタン；の１個またはそれ
より多くにより提供されるＭＰＬ効果を有する装置。
【請求項８】少なくとも予め定められた係合領域内に形状記憶材料を包含
しているファスナーの形成方法であって：ファスナーの半製品を係合領域外に保ち；半製品の領域に外力を加え、その際その領域を直接的または間接的に形状記憶
材料の変態温度（Ｔｇ）領域内またはそれより高い温度に晒して、半製品を係合
領域に鋳造し；かつ材料が変態温度より低い温度へ冷却されるまで外力を保持する；工程を包含し
ている、方法。
【請求項９】形状記憶材料が形状記憶ポリマーである、請求項８による方
法。
【請求項１０】係合領域がねじである、請求項８または９による方法。
【請求項１１】半製品がねじまたはボルト半製品である、請求項１０によ
る方法。
【請求項１２】半製品がナット半製品である、請求項１０による方法。
【請求項１３】係合領域がヘッドである、請求項８または９による方法。
【請求項１４】半製品が予め山が切られているねじまたはボルト半製品で
ある、請求項１３による方法。
【請求項１５】半製品がリベット半製品である、請求項１３による方法。
【請求項１６】外力は材料が係合領域を形成するように流れまたは変形す
るように加えられる、請求項９ないし１５の何れかによる方法。
【請求項１７】少なくとも係合領域内に形状記憶材料を包含しているファ
スナーの形成方法であって：ファスナーの半製品を受動位置内の係合領域に保ち；係合領域を能動位置へ変形させ、その際その領域を直接的または間接的に形状
記憶材料の変態温度（Ｔｇ）領域内またはそれより高い温度に晒し；かつ材料が変態温度より低い温度へ冷却されるまで係合領域を能動位置へ保持する
；工程を包含している、方法。
【請求項１８】形状記憶材料が形状記憶ポリマーである、請求項１７によ
る方法。
【請求項１９】ファスナーがタングまたはフィンガーの形の可動係合領域
付きのクリップである、請求項１７または１８による方法。
【請求項２０】形状記憶材料の係合領域を有するファスナーをアンダーカ
ット穴を有する部材に取り付けるための方法であって：係合領域を穴内に挿入し；係合領域を変形させてアンダーカット穴内に係合締着部を形成するように加圧
し、その際係合領域を直接的または間接的に形状記憶材料の変態温度（Ｔｇ）領
域内またはそれより高い温度に晒し；かつ材料が変態温度領域より低い温度へ冷却されるまで係合領域を変形状態に保持
する；工程を包含している、方法。
【請求項２１】形状記憶材料が形状記憶ポリマーである、請求項２０によ
る方法。
【請求項２２】ファスナーの形成方法であって：少なくとも一方が形状記憶材料またはＭＰＬ効果材料であるファスナーの第１
および第２部分を準備し；かつ第１および第２部分をファスナー形成のために組み合わせる；工程を包含して
いる、方法。
【請求項２３】形状記憶材料の部分がその部分の形成により形が作られ、
その際その部分が直接的または間接的に形状記憶材料の変態温度を越える温度に
晒される、請求項２２の方法。
【請求項２４】第１および第２部分が互いに永久的に締着されている、請
求項２２または２３による方法。
【請求項２５】第１および第２部分が互いに接着されている、請求項２４
による方法。
【請求項２６】第１および第２部分が互いに機械的なキーにより締着され
ている、請求項２２または２３による方法。
【請求項２７】第１および第２部分が互いに機械的インターロックにより
締着されている、請求項２２または２３による方法。
【請求項２８】形状記憶材料またはＭＰＬ効果ポリマーの加熱方法であっ
て、ポリマーがマイクロウエーブ吸収材料を包含しまたは備え、方法が材料をマ
イクロウエーブ放射に晒す工程を包含している、方法。
【請求項２９】マイクロウエーブ吸収材料が中庸のまたは高い抵抗の電気
通路を備え、通路がマイクロウエーブ放射の電界ベクトルと相互作用して発熱す
るようになっている、請求項２８による方法。
【請求項３０】マイクロウエーブ吸収材料が分離したまたは粒子状の電気
良導体を包含している、請求項２９による方法。
【請求項３１】マイクロウエーブ吸収材料が粒状または繊維状を呈しかつ
形状記憶材料のマトリックス内に分布されている、請求項２９による方法。
【請求項３２】少なくとも１個の係合領域を有するファスナーであって、
形状記憶材料を包含し、係合領域が変態温度（Ｔｇ）領域内またはそれより高い
温度に晒された時にその形状が非係合状態へ変化するように形状が定められてい
る、ファスナー。
【請求項３３】少なくとも１個の係合領域を有するファスナーであって、
形状記憶材料またはＭＰＬ効果材料を包含し、係合領域が変態温度（Ｔｇ）領域
内またはそれより高い温度に晒された時に構造的完全性を失うように形成されて
いるファスナー。
【請求項３４】形状記憶材料またはＭＰＬ効果材料を包含しているファス
ナーであって、材料がマイクロウエーブ吸収材料で充填されており、ファスナー
がマイクロウエーブ放射を受けた時に材料内で発熱されるように構成されている
、ファスナー。
【請求項３５】電子デイスプレー手段および搭載手段を包含している装置
であって、電子デイスプレー手段を装置内に搭載するための形状記憶材料または
ＭＰＬ効果材料を包含し、搭載手段は電子デイスプレー手段を材料変態温度領域
内またはそれより高い温度に晒された時解放するように形状が定められている、
装置。
【請求項３６】以下の材料：アクリル；ＡＢＳ；ポリカーボネート；ポリ
スチレン；ＰＶＣ；ポリプロピレン；ナイロン；ポリウレタン；の１個またはそ
れより多くにより提供されるＭＰＬ効果を有する装置。
【請求項３７】第１および第２ケース部を包含したケースであって、少な
くとも１個のケース部が形状記憶またはＭＰＬ効果を備えたケースファスナーを
包含し、このケースが直接的にまたは間接的に変態温度領域内またはそれを越え
る温度に晒された時、第１および第２ケース部が互いに分離される、ケース。
【請求項３８】複数のＭＰＬ効果ファスナーを包含した物品であって、少
なくとも２個のファスナーが異なる解放温度で解放されるように形状が定められ
ている、物品。
【請求項３９】第２部分から分離可能な第１部分を有する物品であって、
その分離が物品を直接的にまたは間接的に高い温度に晒すことにより行われるよ
うに構成された、物品。
【請求項４０】物品がＭＰＬ効果材料を包含している、請求項３９による
物品。