JP2008057771A - 窒化ホウ素でコーティングされた締め具及び締め具を固定するための方法［関連する出願についてのクロスリファレンス］本願は、２００６年７月１７日に出願された米国特許出願６０／８０７５２８に基づく優先権の利益を主張し、当該出願の内容は援用によりここに組み込まれるものとする。 - Google Patents

Abstract

【課題】締め具のアセンブリへの固定を容易にする焼き付き防止方法の提供。
【解決手段】締め具としては、例えば、ハンマーによって打ち込まれる釘、又は、軸継手、ナット、又はビルディングブロックにねじ込まれるネジ山付き釘又はネジ等が挙げられる。一実施形態では、組成物は、締め具の接触表面に適用されるのに十分な量の窒化ホウ素を含有し、締め具が焼き付き及び／又は摩損を起こすことなく、速やかに固定できるようにする。さらに、効果的な量の窒化ホウ素パウダー組成物を締め具の接触表面、即ち軸部の尖端又はネジ山表面、に塗布する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、釘や、例えば、ネジ、溝付きボルト、結合させるための溝を有するパイプジョイントのようなネジ付き固定具を含む締め具を固定する手段に関し、これらは、締め具に窒化ホウ素を含有するコーティング層を残すための潤滑化組成物を有する。

釘又はネジなどの機械的締め具を使用する際、作業を容易にするために焼き付き防止用組成物又は潤滑剤が使用されることがある。焼き付き防止用合成物を塗布せずにトルクレンチでネジを固定するプロセスでは、ネジが数回回転し、その位置で動きが止まることがある。トルクレンチをさらに回しても必ずしもネジの回転には利かず、ネジの進路を外れるように捻じれさせるだけで、壊れてしまうことがある。従って、例えばボルト要素とナット要素などの機械的締め具を嵌合させるネジ止めにおいて、それぞれの締め具部品を互いに螺合させて最終的に連結状態にまでそれらを締め付けるのに先駆けて、焼き付き防止用組成物が使用されることが多い。

米国特許第３６５２４１４号は、オイルと石鹸を基剤とする組成物に微細に砕いた銅粉を含む製剤を開示している。米国特許第５４９８３５１号は、ペーストのような稠度を有し、主として浸漬又はブラッシング手法により塗布される、油懸濁液中にアルミニウムフレークを含む焼き付き防止用潤滑剤組成物を開示している。英国特許出願第ＧＢ ２ ２４２ ４９４号は、ネジのドリル先端部への非蝋引きコーティング材で使用中に潤滑剤として作用するものの塗布を開示している。欧州特許公開第４８０１０３号は、締め具の締結中に潤滑剤として働く、ドリル先端部での蝋引きコーティング材料の使用を開示している。銅とグラファイトのグリース懸濁液を含む組成物を始めとして、数多くの焼き付き防止用製品が市場にあり、これらは、１８００°Ｆ（９８２℃）までの温度で金属部品の錆、腐蝕、摩損、及び焼き付きを防止する。また、釘などのディップコーティング締め具用の熱可塑性コーティング組成物も市販されており、釘を軸部で潤滑化し、打ち込みやすくすると同時にその保持力を増強する。

実際には、従来技術のオイル、グリース、熱可塑性、又は石油基剤の焼き付き防止用組成物は、金属の鋳ばり、破片、及び微粒子でその使用中に汚れたり混蔵されたりする。高温環境で締め具を固定するための従来技術の焼き付き防止用組成物には、温度限界があることが多い。さらに、結合作業において、最終的な締め付け又は打ち込み中に、ナットのネジ山に過剰な摩擦や固着が発生することがある。締め付け中に見られる固着は、摩損に起因する場合がある。摩損は、２種の金属成分が比較的低速度で摺動し合う場合に起こる付着摩耗の深刻な形態である。高負荷下で、摩損は、ネジ山付き締め具からの局所的な金属剥離又は転移により特徴付けられる表面損傷を引き起こすことがある。摩損によって引き起こされる損傷は、嵌合面の間が数サイクル動いただけで生じることがある。さらに、ナット締め付けの作業者は、固着を感じると結合が強力であるとの印象をうけてしまう可能性があり、実際の場面では、ナットに加えられるトルクのほとんどが、相互の結合力を強く保つ方でなく、摩擦を凌駕する方に加えられる。

木工業界では、２枚以上のボードを釘又はネジ型の締め具で締め付ける場合に、ネジ又は釘の破損という同様の問題が起こる。例として、デッキ又は通路／板張りの足場を作る場合が挙げられる。これは、少し例示すると、Ｉｐｅ／鉄樹、マホガニー、チーク、ブラジルチェリー、紫檀、ウォルナット、ブラジル黒檀などの堅木を使用する場合、特に共通する問題である。この場合、締め具は木材と結合し、ネジ又は釘に高いトルク負荷を生じさせ、その結果、軸部の捻じれ及び破損が起こる。破損したネジや曲がった釘を取り除くことが生産性の低下を引き起こす。

締め具（平滑な釘など）を素早く又は容易に打ち込んだり、特に最終締め付け中に固着を起こすことなく円滑に回転させる（ネジ山付きのネジ又は釘など）ことを可能とする焼き付き防止用組成物が必要とされている。一実施形態において、本発明は、摩損防止性と共に、締め具の軸端をコーティング／潤滑化するための優れた摩擦係数特性を有する組成物に関する。本発明はまた、窒化ホウ素粉を含有するコーティングで締め具軸部のドリル先端部又はネジ山部分を先ずコーティングすることによる、締め具を比較的容易に固定する方法にも関する。

本発明の一態様において、締め具の軸部表面をコーティングする際に使用するための、窒化ホウ素を含む焼き付き防止用組成物が開示され、これは締め具がアセンブリにネジ込まれるか又は打ち込まれる際の焼き付きを最小限にするためのものである。窒化ホウ素を含む焼き付き防止用組成物は、塗料／スラリー、ゲル、グリース、オイル、固形スティック若しくは粉末、噴霧剤、又は懸濁液の形態をとる。組成物中の窒化ホウ素の量は、使用される形態に応じ、０．１〜９９．９質量％までの範囲である。

別の態様において、本発明は、軸部接触表面を有する締め具に関し、その軸部又はネジ山部分の長さの少なくとも２０％が、５〜９９．９質量％の窒化ホウ素を含む焼き付き防止用組成物でコーティングされ、締め具の接触表面上に窒化ホウ素を含むコーティング層を形成する。一例では、締め具は、焼き付き防止用組成物でコーティングされたネジ山付き表面を有するネジ山付き締め具である。別の例では、締め具は、焼き付き防止用組成物でコーティングされた尖端を有する釘である。

最後に、本発明は、締め具の軸部分に、５〜９９．９質量％の窒化ホウ素を含む組成物を十分な量塗布することにより、軸部を有する締め具を固定するための方法に関し、このようにして締め具を素早く構築できるようになり、且つ締め具がアセンブリに固定される際の焼き付きを防止する。

本明細書で用いる場合、本発明に関連する基本機能に変化をきたすことなく変動しうる定量的表現の何れを修飾するのに、近似表現を適用してもよい。従って、「約」、「実質的に」といった文言によって修飾された単語は、場合によっては、特定された正確な値には制限されない。

本明細書で用いる場合、「軸部」は締め具の金属棒状部分を称するが、形成された「頭部」は除き、尖端又は先端は含まれる。

本明細書で用いる場合、「頭部」は、締め具のいくつかの実施形態について、広義の頭部又は部分を称し、これは、平坦（ハンマーに対して大きな標的を与える）若しくは皿状（頂部は平坦で底部に向かって僅かにテーパー状に傾斜している）である；頂部が平滑表面を有するか若しくは僅かに「格子模様が施されている」；カップ状か若しくは僅かに丸みを帯びている；又は２つの部分からなる（頭部が２つあり、一方は他方の上にあって、これにより形状構築のような一時的作業での取り外しが容易になる）ことができる。

本明細書で用いる場合、単数形又は複数形の何れかで「釘」とは、尖端又は先端（ドリル先端部）を有する締め付け部材を称し、互換的に用いられる。例として、限定されないが、金属棒体又は軸部を有し、一端は尖端であり他端には頭部が形成されている単純な釘；螺旋ネジ山を備えた螺旋軸釘（ネジ山、Ｓｃｒｅｗ−Ｄｏｗｎ（登録商標）、又は「打ち込み」釘とも称される）で、これにより、木ネジのように打ち込まれると回転が生じるもの；保持力を高めるために釘に環状（又はリング状）のネジ山を有するリンク軸釘（又はＡｎｃｈｏｒ−Ｄｏｗｎ（登録商標）釘）；クラックを最小限にし、優れた保持力をもたらすために、石造物を切り込む水平溝を備えた溝付き軸釘；及び一般に止め釘と称される多尖端締め具が挙げられる。

本明細書で用いる場合、単数形又は複数形の何れかで「ネジ山付き締め具」とは、嵌合締め具アセンブリとの係合に適合するように軸部表面に複数のネジ山を有する締め付け部材（雄部材又は雌部材のいずれかでありうる）を称し、互換的に用いられる。例として、限定されないが、ネジ山の切られたネジ、ネジ山の切られたナット、ネジ山の切られた釘などが挙げられる。「ネジ山付き締め具」の用語は、バイク、玩具、電子部品などのネジ山付き継手、強固な密封部分を形成するために他の部品と緊密に接触することが必要とされる、油井掘削に使用されるスチールパイプのネジ山付き継手と称するのにも使用できる。

本明細書で用いる場合、単数形又は複数形の何れかで「締め具」は、釘又はネジ山付き締め具（雄部材若しくは雌部材）の形態をとる締め付け部材を称し、互換的に用いられる。

本明細書で用いる場合、「接触面」の用語は、アセンブリに締め付けられるか又はそれと接触する締め具の表面を称し、図１Ｂに示すものなど、嵌合締め具アセンブリの表面４との係合に適合するような締め具のネジ山付き表面４であって、例えば、軸継手若しくはナット、又は軸部表面や、さらにはビルディングブロックの形態において嵌合締め具アセンブリに打ち込まれるかネジ込まれる釘の尖端化された表面（ネジ山付き又は平滑）のことである。

本明細書で用いる場合、「有効量」の用語は、例えば締め具を受け入れるための木若しくはコンクリートなどのワークピースの表面の穴に、又はドリル先端部を有するネジなどのネジ山付き締め具を受け入れるための雌ネジ形成保持ネジに、打ち込まれるかネジ込まれる締め具を他の締め付け部材に低い抵抗で、強固に固定するのに十分な量の焼き付き防止用組成物の量を意味する。

本発明の焼き付き防止用組成物は粉末、固形棒体又はスティック、ゲル、グリース、オイル、ワックス、接着剤、ラッカー又はワニス、エアロゾル又は懸濁液として噴霧されるスプレー塗料／スラリーの形態をとることができ、懸濁媒体は水、有機溶剤、有機ポリマー、無機ポリマーなどである。一実施形態では、組成物はスティック、棒体若しくは塊状物、又は粉末として塗布され、ネジ山付き締め具上に直接コーティング層を形成する。組成物は、本明細書で焼き付き防止の主要成分として記載する窒化ホウ素と干渉しない限り、当業者らによく知られているスプレー塗料など、このタイプの製品に一般的に使用される成分を含む。

焼き付き防止活性化成分である窒化ホウ素（ＢＮ）は、本発明の焼き付き防止用組成物として使用でき、多くの市販のものを利用できる。その原料に特に制限はないが、例えば、ＧＥ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｒｅｒｉａｌｓ、Ｓｉｎｔｅｃ Ｋｅｒａｍｉｋ、Ｋａｗａｓａｋｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、及びＳｔ．Ｇｏｂａｉｎ ＣｅｒａｍｉｃｓのＢＮ原料を使用できる。

ＢＮは、以下の形態又はそれらの混合物であり得る。アモルファス窒化ホウ素（以下ａ−ＢＮともいう）、六方晶系の網目状の積層構造を有する六方晶系窒化ホウ素（以下、ｈ−ＢＮともいう）及びランダムに積層された六方晶系の網目状の層を有する乱層構造窒化ホウ素（以下ｔ−ＢＮともいう）。一実施形態においては、ＢＮは、乱層構造形態、六方晶系形態、又はそれらの混合物である。

一実施形態においては、ＢＮ粒子は、１００μｍ未満の平均粒子サイズを有する。第２の実施形態においては、５０μｍ未満である。第３の実施形態においては、１０〜３０μｍである。第４の実施形態においては、平均一次粒子サイズが２０μｍ未満である。第５の実施形態においては、窒化ホウ素は、０．５〜１００μｍの平均一次粒子サイズを有する。第６の実施形態においては、窒化ホウ素は、２〜６０μｍの平均一次粒子サイズを有する。

一実施形態では、成分に潤滑特性をさらに付与するために、ＢＮに表面処理（「コーティング」）を施す。表面コーティング材料の例としては、特に制限はないが、イソヘキサデカン、液体パラフィン、非イオン性界面活性剤、トリメチルシロキシユニットで末端が保護されている完全にメチル化された直鎖シロキサンポリマーの混合物であるジメチルポリシロキサン（又はジメチコン）、パーフルオロアルキル基を有するシラザン化合物、ジルコナートカップリング剤、ジルコニウムアルミナートカップリング剤、アルミナートカップリング剤、及びそれらの混合物が挙げられる。

［焼き付き防止用組成物］
ＢＮ焼き付き防止用組成物は、様々な形態で適用される。特に制限はないが、例えば、窒化ホウ素含有塗料、窒化ホウ素含有ラッカー、窒化ホウ素含有グリース、窒化ホウ素溶射、窒化ホウ素スティック又は棒体、窒化ホウ素含有クリーム、窒化ホウ素含有油、及び無添加（ｎｅａｔ）の窒化ホウ素パウダーの形態で適用される。図２Ａ及び図２Ｂに示す一実施形態では、締め具１０のネジ山部分上に組成物を塗布し、部分的に、軸部又はネジ山部分の長さの少なくとも１０％をコーティング部分１５でコーティングする。第２の実施形態では、釘（図示せず）などの締め具の軸部分上に組成物を塗布し、部分的に、軸部分又はネジ山部分の表面の少なくとも２０％をコーティングする。第３の実施形態では、締め具の表面の少なくとも４０％がコーティングされる。第４の実施形態では、軸部又はネジ山部分の表面の少なくとも６０％がコーティングされる。

別の実施形態では、図２Ａ−２Ｂのネジ又は溝付き釘などの締め具のドリル先端部２２の上にのみ組成物を塗布する。さらに別の実施形態では、締め具の形成された頭部を除く表面全体にコーティングする。第５の実施形態では、組成物は軸部分表面又はネジ山部分に２〜５００μｍの厚さの窒化ホウ素パウダーのコーティングを残すように適用される。さらに別の実施形態では、軸部分表面又はネジ山部分上で窒化ホウ素を含有するコーティング層は、１０〜１００μｍの厚さである。

塗料、ラッカー、グリース、クリーム等といった実施形態では、窒化ホウ素焼き付き防止材料は、例えば、水溶性結合剤、有機溶解性結合剤、水性乳剤、パラフィン、液体シリコン、油のような結合剤又は担体材料と混合されている。焼き付き防止用組成物に使用できる結合剤材料は、ＢＮ凝集体／パウダーの焼き付き防止能と干渉せず、また凝集体／パウダーにとって必要な特性及び結合能を保持する限り特に制限はない。結合剤材料の例としては、特に制限はないが、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等が挙げられる。一実施形態では、焼き付き防止成分としての窒化ホウ素の結合剤に対する割合は、窒化ホウ素の結合剤に対する質量比で０．３〜０．９の範囲内である。第２の実施形態では、前記割合は、０．５〜８．０の範囲内である。第３の実施形態では、前記割合は、１．０〜７．０の範囲内である。結合剤の組合せ及び割合は、重要ではない。しかし、その量及び組合せは、上述したように、窒化ホウ素の焼き付き防止能と干渉するほど多くなるべきではない。

一実施形態では、例えば、溶射の形態では、焼き付き防止用組成物は、さらに、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌの群から選択されたマトリクス形成金属合金、それらの組合せ及びそれらの合金のような添加物を含む。その割合は、窒化ホウ素の金属合金に対する質量が１対６から９対１の範囲内である。

完成した焼き付き防止用製剤中の窒化ホウ素の総量は、広範なパラメータ内で変動してよいが、組成物が、締め具の軸部又はネジ山上に窒化ホウ素を含むコーティング層を形成するのに十分でなければならず、これにより、締め具を、焼き付きや閉塞や少しの抵抗もなく、容易に表面に打ち込んだり、嵌合部品（ネジ若しくはナット）又は保持プラットフォーム（例えば、木、セメント、金属表面）にネジ込んだりすることができるようになる。これが焼き付き防止量である。一般的に、一実施形態において、窒化ホウ素の焼き付き防止有効量は、焼き付き防止製剤のトータル質量に基づき、０．１〜９９．９質量％の範囲内である。他の実施形態では、１〜９５質量％である。第２の実施形態では、その量は、２〜７５質量パーセントの範囲内である。第３の実施形態では、その量は５〜５０質量％の範囲内である。第４の実施形態では、その量は、１５質量％未満である。第５の実施形態では、その量は、５〜３０質量％の範囲内である。

焼き付き防止の主成分としての窒化ホウ素成分、及び任意成分としての、塗布形態（グリース、ラッカーなど）に応じた少なくとも１の結合剤／担体成分に加えて、組成物は当該技術分野で知られている様々な添加物も含むことができ、当該添加物としては、限定されないが、攪拌剤、染料、着色剤、保存剤、ＭｏＳ２などの他の潤滑補助剤、グラファイト又はＰＴＦＥ、腐蝕防止剤などが挙げられる。

締め具としての釘の場合の使用に対する、すなわち、平滑な釘又は溝付き軸釘を打ち込むための一実施形態では、組成物はさらに、５０％までの立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）を、釘の打ち込みをさらに容易にする（ｈＢＮによる焼き付き防止効果）ばかりでなく、保持力及び強度の高い（ｃＢＮによる）組成とするために含む。第２の実施形態では、ｃＢＮの量は、トータルＢＮ組成物に対して２〜４０質量％の範囲内である。第３の実施形態では、ｃＢＮの量は、トータルＢＮ組成物に対して５〜３０質量％の範囲内である。第４の実施形態では、ｃＢＮに加えて又はｃＢＮに代えて、焼き付き防止用組成物は、さらにタルク、グラスファイバー、及び粉状のガラスのうちの少なくとも一つの成分を含む。その量は、トータル焼き付き防止用組成物に対して２〜５０質量％である。第５の実施形態では、焼き付き防止用組成物は、タルク、グラスファイバー、及び粉状のガラスのうちの少なくとも一つの成分を含む。その量は、トータル焼き付き防止用組成物に対して５〜１０質量％である。

［第１実施形態−焼き付き防止用パウダー］
一実施形態では、焼き付き防止用組成物は、窒化ホウ素粒子を含む。ｈＢＮ粒子の凝集体を含有するＢＮパウダーを含む実施例では、約１０〜約１２５μｍの凝集体のサイズ分布である。他の実施形態では、主にｈＢＮ粒子からなる焼き付き防止用組成物は、約１０〜約３００のアスペクト比を有する。第３の実施形態では、主にｈＢＮ粒子からなる焼き付き防止用パウダー組成物は、０．２〜２．５質量％の酸素含量である。第４の実施形態では、主にｈＢＮ粒子からなる焼き付き防止用パウダー組成物は、７未満の黒鉛化指数を有する。

［第２実施形態−焼き付き防止用液体］
一実施形態では、焼き付き防止用組成物は、例えば、締め具のネジ山表面への高い付着性と同様に高い滑らかさを有するＢＮ塗料のような窒化ホウ素液体の形態であり、窒化ホウ素を含有する乾燥組成物を残留させる。一実施形態では、窒化ホウ素焼き付き防止用組成物は、５０〜１００質量部のＢＮ、２５〜７５質量部のビニルアクリルのようなアクリル、及び１００〜２００質量部のアルコールのような揮発性液体を含有するＢＮ塗料の形態である。

一実施形態では、焼きつき防止用化合物は、例えばニトロラッカーなどの膜形成物質の結合剤、アミルアセテート中のニトロセルロース溶剤中のＢＮラッカーの形態をとる。第２の実施形態では、焼き付き防止用ラッカーは結合剤として、例えばゾルゲル材のオルガノシラン化合物を含み、これは通常、Ｓｉ−ＯＨ基を形成するシランの加水分解によって製造され、これらの基は硬化の際に結合してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成する。第３の実施形態では、焼き付き防止用ラッカー組成物は、変性ポリエステルなどの水溶性樹脂、及び水混和性のヒドロキシウレタンを含む水性結合剤混合物中にＢＮ粉末を含む。第４の実施形態では、焼き付き防止用ラッカー組成物は、分散剤メチルメタクリルポリマー及びグラフト共重合体の結合剤中に窒化ホウ素を含んでいる。

ＢＮ焼き付き防止用組成物は、エアロゾル缶、噴霧器等を用いる、洗浄、ブラッシング、噴霧などの従来の液体塗布技術を使用して軸部又はネジ山付き表面に直接、液体で塗布できる。さらに別の実施形態では、ＢＮを含有するコーティングを施すために、ネジ、直線釘、又は溝付き釘などの締め具を、ネジ山付き表面を覆うように窒化ホウ素塗料又はラッカーの槽に充分な時間浸漬させる。締め具を浸漬槽から取り出し、焼き付き防止コーティングを形成するようにＢＮ組成物を乾燥させる。

ＢＮ塗料と同様の形態の焼き付き防止用組成物は、ＧＥ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ Ｓｔｒｏｎｇｓｖｉｌｌｅ、ＯＨを始めとする、多くの供給元から購入することができる。

［第３実施形態−焼き付き防止ＢＮ］
ブロック：一実施形態では、焼き付き防止用組成物は棒状、スティック、又はブロックの形態をとっている。塗布に際し、ブロックを締め具の軸部又はネジ山付き表面に擦りつけ（又は逆に、ネジ山の切られたネジをブロックに擦りつけ）、実質的に窒化ホウ素から成る残留コーティングを残す。

一実施形態では、固体ブロックは、５〜９９質量％の窒化ホウ素、０〜５０質量％の二硫化モリブデンを含む任意の潤滑剤、５〜５０質量％の炭酸カルシウム、０〜３０質量％のマイカ、セリサイト及びタルクを含む任意の無機物を含む。

別の実施形態では、焼き付き防止用組成物は、主要な固体構成成分としてＢＮを使用する。そして、焼き付き防止用組成物のブロックは０〜９９．９質量％のｈ−ＢＮ、０〜９９質量％のｔ−ＢＮを含有する。一実施形態では、ブロックは以下の工程を用いて形成する：高酸素濃度のｔ−ＢＮ及び任意成分としてのカーボン添加剤の混合物を、一軸加圧形成、フィルタ加圧形成、又は静水圧形成などの既知の方法によって、まず冷間加圧形成し、次に１５００〜２３００°Ｃで１〜４０時間加熱して、０．２０〜１．５０ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する焼結ＢＮのブロックを形成する。

別の実施形態では、焼き付き防止用ブロックは、合成ワックス、パラフィン、又はトリフェニルリン酸のような有機リン酸塩を担体として使用する。ＢＮ焼き付き防止用構成成分は、溶融液体担体に加えられ、次いでこのように形成された混合物は、型に注入される。そして、混合物は冷却され、担体は固化する。型は、棒状又は他の所望の形状に製造できる。さらに、溶融混合物は型に注入され、２５０〜１５００ｐｓｉｇの間の圧力で圧縮されることができる。

別の実施形態では、焼き付き防止用ブロックで、合成又は天然ワックス、パラフィン、又はトリフェニルリン酸などの有機リン酸塩を担体として用いている。ＢＮ焼き付き防止成分は、ｖブレンダを用いて担体成分と乾燥混合させ、その乾燥混合物は金型に入れて、２５０°Ｆまで加熱すると共に２５０〜１５００ｐｓｉｇまでの圧力で加圧して、室温まで冷却し、棒状又は他の所望の形状に成形する。

［第４実施形態−焼き付き防止用グリース又はオイル］
一実施形態では、焼き付き防止用組成物は、グリース（又はオイル）の形態をとり、これは、浸漬、ブラッシングなどによって締め具の軸部又はネジ山付き表面上に塗布できる。

一実施形態では、焼き付き防止用組成物は、グリースの形態であり、鉱油又は合成油の担体中に１〜３０質量％の窒化ホウ素主成分を含有する。一実施形態におけるグリース組成物は、アセチレンブラック、タルク、クレイ、又はシリカのような鉱物の増粘剤、又はリチウム石鹸、アルミニウム石鹸、他の錯塩石鹸、又はポリウレアのうちの少なくとも一つを２〜３０質量％の量でさらに含有する。

ＢＮ含有焼き付き防止用潤滑剤は、公知の方法で作ることができる。例えば、室温で混合された混合物が挙げられる。一実施形態においては、使用された結合剤に応じて、混合物は、さらに２００〜５００℃で５分〜２４時間硬化処理が施される。

［第５実施形態−焼き付き防止用溶射］
一実施形態では、特に、油性掘削等のためのパイプ継手など、大型ネジ込み継手への塗布用に、組成物は溶射の形態をとる。

焼き付き防止用溶射の一例において、噴霧剤は、ＮｉＣｒＡｌのマトリクス形成金属合金に５０質量％のＢＮを含む。溶射は、粉末形態の組成物を溶融させる熱をネジ山付き部品に発生させるため、燃焼、プラズマ、又は電気アークを用いて、締め具のネジ山表面上に対して行う。その焼き付き防止特性に加えて、当該組成物はさらに、ネジ山付き部品に対して、少なくとも８１５℃の作業温度に耐える構造的強度をもたらす。

本発明は、以下の非限定的な実施例によってさらに説明される。

［実施例１−ＢＮ焼き付き防止用ブロック］
酸素含量０．３質量％のｈ−ＢＮ粉末（ＧＥ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、ＡＣ６００４等級）２９．４質量％と、酸素含量１５質量％のｔ−ＢＮ６８．６質量％と、２質量％のカーボンブラック（Ｃａｎｃａｒｂ、Ｎ９９１等級）とを含む混合物を、均一にブレンドする。配合物を、一軸加圧機で加圧してビレットを形成させる。ビレットを、複数のブロックに切断する。次に、ブロックを１７００〜２３００℃で１０〜３０時間焼結し、０．２０〜１．５ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する低密度ＢＮブロックを形成する。その燃焼Ｏ_２濃度は１．０質量％未満である。

［実施例２−鋼鉄パイプ用ネジ込み継手への塗布］
本実施例では、図１Ａ及び１Ｂに示す鋼鉄パイプ用ネジ込み継手を例証する。パイプの外径は７インチ（１７８ｍｍ）、肉厚は０．４０８インチ（１０．４ｍｍ）である。ＧＥ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓにより（ＢＮ Ｓｐｒａｙ ＩＩとして）市販されているエアロゾルＢＮ塗料を、パイプのネジ山付き表面３に噴霧する。パイプの雄ネジ部分１を、雌軸継手２にネジ込む。１０ｒｐｍの締め付け速度で試験を行う。締め付け及び緩めの繰り返し試験（外界温度で５回）において、締め付け及び緩めの間に焼き付き又は摩損は発生しない。

本発明の焼き付き防止用組成物でコーティングしていないネジ山付きパイプを用いる比較例では、ネジ込みの途中で焼き付きが発生する。

［実施例３−ネジ山付きネジへの塗布］
本実施例では、図２Ａに示すネジ山付きネジ１０を試験に使用する。ネジ山部分１３の表面のほぼ半分、及びドリル先端部の全表面をＢＮ塗料１５の層でコーティングする。エアロゾルＢＮ塗料は、ＢＮ Ｓｐｒａｙ ＩＩとして、ＧＥ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから市販されている。電動ドライバを使用して木製ベンチにネジ１０をネジ込む。ネジは焼き付き及び／又は破損を起こすことなく最後までネジ込まれる。

焼き付き防止コーティングを全く施さない同様のネジの比較例では、焼き付き発生時に電動ドライバがネジ頭１１から滑り落ち、ネジは途中で止まったままでさらに進めることはできない。コーティングされていないネジは、捻じれ２つに破断してしまう場合もある。

［実施例４−ＢＮコーティングの塗布］
ネジの頭部がＢＮでコーティングされないように、ネジを固定治具に挿入する。ネジのネジ山部分を、塗料スプレーに入れた水性のＢＮ塗料を使用してコーティングする。塗料は９．４％のｈ−ＢＮ、５．１％の酸化アルミニウム、及び１．６％のベントナイト粘土を含有し、組成物の残分は水である。固定治具は、ネジ山付き表面全体に均一にコーティングが塗布されるように回転される。コーティングは、１〜２ｍｍの厚みで塗布される。その後、電動ドライバを使用して木製ベンチにネジをネジ込む。ネジは焼き付き／破損を起こすことなく最後までネジ込まれる。

［実施例５−ＢＮコーティングの塗布］
平滑な釘を、釘の頭部がＢＮでコーティングされないように固定治具に挿入する。釘の軸部は、ＢＮエアロゾルスプレー塗料を使用してコーティングされる。乾燥した状態で、塗料は５８％のｈ−ＢＮ及び４２％の有機粘土結合剤を含む。ハンマーを使用し、木製ベンチに釘を手動式に打ち込む。ハンマーで同じ力を加えた場合、この釘はＢＮコーティングを施していない釘よりも１０％速く、最後まで打ち込まれる。

［実施例７−静電コーティングによる塗布］
本実施例では、ネジはネジに印加される電位を有しており、この電位はＢＮ粉末ディスペンサのものとは充分に異なっているので、ＢＮ粉末のネジ表面への誘引が引き起こされる。分配される組成物も、０．５〜２０質量％のレベルで結合剤を含有している。随意に、ネジ上に組成物が固定されるように、この組成物を熱処理に付してもよい。

［実施例８−フローコーティング又はディップコーティングによる塗布］
溝付き軸部の釘を、溶解ポリマーを含有する揮発性溶媒系中のＢＮ粉末の懸濁液に浸漬させる。質量比４０：６０のアセトン／低分子量結晶ポリスチレンの混合物中に、４０〜５０質量％の供給量でＢＮ粉末の攪拌懸濁液を調製する。釘をこの混合液に浸漬するか、又は固定治具に入れて溝付き軸部領域全体にこの混合液をフローコーティングする。

［実施例９−無添加（ｎｅａｔ）ＢＮ粉末を用いた塗布］
ＢＮ粉末の一部をバッグ又は箱などの好適な容器に入れ、そこへ複数の螺旋軸釘を入れる。その後、ＢＮ粉末が釘の螺旋ネジ山部分に落ち込むように、装置全体を激しく振動させる。その後、電動ドライバを使用して木製ベンチにその螺旋軸釘を打ち込む。釘は焼き付き／破損を起こすことなく最後まで打ち込まれる。

ここに書かれた記述は、本発明を開示するための実施例を使用し、最良の形態を含む。また、いかなる当業者も本発明を実施することができる実施例を使用する。本発明の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者に生じる他の実施例を含有する。他の実施例が、請求項の正確な言語と相違しない構成要素を有する場合、または、それらが請求項の正確な言語との実質的な違いを有さない均等な構成要素を含む場合、他の実施例は請求項の範囲内であることを意味する。

ここで参照するすべての引用文献は、はっきりと本明細書に引用したものとする。

ネジ山付き締め具（ネジ山付き継手を有するスチールパイプ）の一実施形態にかかるアセンブリを示す図である。 雄コネクタのネジ山表面に適用される本発明の焼き付き防止用組成物のコーティングを有する、スチールパイプのネジ山付き継手における連結部を示す図である。 ネジ山部が部分的に本発明の焼き付き防止用組成物でコーティングされた、ネジの形態でのネジ山付き締め具を示す側面図である。 焼き付き防止用組成物で部分的にコーティングされたネジ山付きネジの他の実施形態を示す側面図である。

Claims (23)

1. 嵌合アセンブリとの係合に適合するような接触表面を有する軸部、又はネジ山部を備えた締め具であって、
   前記締め具は、前記軸部又は前記ネジ山部における接触表面の少なくとも１０％が、０．１〜９９．９質量％の窒化ホウ素を含有する焼き付き防止用組成物によりコーティングされており、
   前記焼き付き防止用組成物は、コーティングされた前記接触表面に窒化ホウ素含有コーティング層を残すことを特徴とする締め具。
2. 前記軸部又は前記ネジ山部における前記表面の少なくとも２０％が、前記焼き付き防止用組成物によりコーティングされている請求項１記載の締め具。
3. 前記軸部又は前記ネジ山部における前記表面の少なくとも４０％が、前記焼き付き防止用組成物によりコーティングされている請求項１記載の締め具。
4. 前記軸部又は前記ネジ山部における前記表面の少なくとも６０％が、前記焼き付き防止用組成物によりコーティングされている請求項１記載の締め具。
5. 前記焼き付き防止用組成物は、１〜９５質量％の窒化ホウ素を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の締め具。
6. 前記焼き付き防止用組成物は、１〜７５質量％の窒化ホウ素を含有する請求項１〜５のいずれかに記載の締め具。
7. 前記焼き付き防止用組成物は、２〜７５質量％の窒化ホウ素を含有する請求項１〜６のいずれかに記載の締め具。
8. 前記焼き付き防止用組成物は、５〜５０質量％の窒化ホウ素を含有する請求項１〜７のいずれかに記載の締め具。
9. 前記焼き付き防止用組成物は、平均一次粒子サイズが０．５〜１２５μｍの範囲内である窒化ホウ素を含有する請求項１〜８のいずれかに記載の締め具。
10. 前記焼き付き防止用組成物は、平均一次粒子サイズが２〜６０μｍの範囲内である窒化ホウ素を５〜５０質量％含有する請求項１〜９のいずれかに記載の締め具。
11. ネジ、釘、止め釘、ナット、軸継手、又はネジ山付き継手の形態である請求項１〜１０のいずれかに記載の締め具。
12. 溝付き軸釘、螺旋軸釘、又はリンク軸釘の形態である請求項１〜１１のいずれかに記載の締め具。
13. 前記軸部又はネジ山部は尖端を有し、
    前記尖端は、前記焼き付き防止用組成物によりコーティングされている請求項１〜１２のいずれかに記載の締め具。
14. 前記焼き付き防止用組成物は、コーティングされた前記接触表面に２〜５００μｍの厚さを有するコーティング層を残す請求項１〜１４のいずれかに記載の締め具。
15. 前記焼き付き防止用組成物は、コーティングされた前記接触表面に１０〜１００μｍの厚さを有するコーティング層を残す請求項１〜１４のいずれかに記載の締め具。
16. 前記焼き付き防止用組成物は、ゲル、グリース、油、粉末、固体スティック、溶射、有機若しくは水溶性の懸濁液又は分散液、及び塗料のうちの一つである請求項１〜１５のいずれかに記載の締め具。
17. 前記焼き付き防止用組成物は、５０〜１００質量部のホウ素、２５〜７５質量部のアクリル、及び１００〜２００質量部の揮発性液体を含む塗料である請求項１〜１６のいずれかに記載の締め具。
18. 前記焼き付き防止用組成物は、鉱油又は合成油の担体に１〜３０質量％の窒化ホウ素を含有するグリースである請求項１〜１７のいずれかに記載の締め具。
19. 締め具を嵌合アセンブリに固定するための方法であって、
    前記締め具は、前記嵌合アセンブリとの係合に適合するような接触表面を有する軸部、又はネジ山部を備え、
    前記接触表面の少なくとも一部を、十分な量の窒化ホウ素を０．１〜９９．９質量％含有する組成物でコーティングするステップを具備し、
    前記組成物は、前記締め具が前記アセンブリに固定されるときに該締め具が焼き付くのを防ぐための窒化ホウ素含有層をコーティングされた接触表面に形成するものである方法。
20. 前記締め具は、ネジ、釘、止め釘、ナット、軸継手、及びネジ山付き継手の形態である請求項１９記載の方法。
21. 前記焼き付き防止用組成物は、ゲル、グリース、油、粉体、固体スティック、溶射、有機若しくは水溶性の懸濁液又は分散液、及び塗料のうちの一つである請求項１９又は２０記載の方法。
22. 前記焼き付き防止用組成物は、５０〜１００質量部のホウ素、２５〜７５質量部のアクリル、及び１００〜２００質量部の揮発性液体を含む塗料である請求項１９〜２２のいずれかに記載の方法。
23. 前記接触表面の少なくとも一部をコーティングする方法は、５〜５０質量％の窒化ホウ素を含有する組成物で締め具のネジ山部分をコーティングすることを含む請求項１９〜２２のいずれかに記載の方法。

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