JP2018112208A

JP2018112208A - 発泡体用ねじ及び発泡体用ねじを使用した構造体

Info

Publication number: JP2018112208A
Application number: JP2017001595A
Authority: JP
Inventors: 信次南; Shinji Minami; 白行野口; Shiroyuki Noguchi; 孝行乙倉; Takayuki Otokura
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-07-19

Abstract

【課題】発泡体に直接的にねじ込むことができ、かつ、充分な引き抜き強度を得ることができる発泡体用ねじ及びこの発泡体用ねじを使用した構造体を提供する。【解決手段】発泡体用ねじは、外周面に螺旋状にねじ山が設けられたねじ胴部と、ねじ胴部の先端に設けられたテーパ状のねじ先端部と、ねじ胴部の後端に設けられたねじ頭部とを備えている。ねじ胴部の各ねじ山は、追い側フランクのフランク角が進み側フランクのフランク角より小さく形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、発泡体用ねじ及びこの発泡体用ねじを発泡体に関する固定用に使用した構造体に関する。

発泡体は、非発泡体に比して剛性が著しく低いため、この発泡体に部材を固定する際又は発泡体自体を固定する際に、ねじを発泡体に直接的にねじ込んで固定を行うことはほとんど行われていない。一方、近年、軽量性や加工容易性から、木材や（非発泡）樹脂材に代えて樹脂発泡体を用いることが多くなり、この種の発泡体に関してねじ固定を行うことが強く望まれてきている。

一般的な木材用ねじを発泡体にねじ込むことによって固定を行うことは、このような木材用ねじでは、発泡体に対して充分な引っ張り強度（引き抜き強度）が得られないので実現が難しかった。一方、樹脂用ねじとして、特許文献１には、ねじ山の上部に、締め付け方向に対して抵抗が小であり反対方向に対して抵抗が大である切り欠きを設けたタッピングねじが開示されている。

特開昭５０−０３５５６７号公報

特許文献１に記載の樹脂用ねじによれば、締め付け方向に対して抵抗が小であり反対方向に対して抵抗が大である切り欠きを設けているため、ねじ込む際には小さな締め付け力を加えるのみで良く、しかもゆるみにくいので確実なねじ止めを行うことができる。しかしながら、この樹脂用ねじは、剛性の高い非発泡樹脂材への固定用であり、剛性の低い発泡体に適用することは難しく、また、充分な引き抜き強度を得ることができないので確実な固定を行うことができなかった。

従って本発明の目的は、発泡体に直接的にねじ込むことができ、かつ、充分な引き抜き強度を得ることができる発泡体用ねじ及びこの発泡体用ねじを使用した構造体を提供することにある。

本発明によれば、発泡体用ねじは、外周面に螺旋状にねじ山が設けられたねじ胴部と、ねじ胴部の先端に設けられたテーパ状のねじ先端部と、ねじ胴部の後端に設けられたねじ頭部とを備えている。ねじ胴部の各ねじ山は、追い側フランクのフランク角が進み側フランクのフランク角より小さく形成されている。

進み側フランクのフランク角が追い側フランクのフランク角より大きいため、ねじ込みの進行方向への抵抗が小さくなり発泡体へのねじ込みが容易となる。一方、追い側フランクのフランク角が進み側フランクのフランク角より小さいため、ねじ込みの進行方向と逆方向への抵抗が大きくなり、発泡体からの引き抜き強度が充分に高くなる。

追い側フランクのフランク角が、１０°近傍であることが好ましい。

進み側フランクのフランク角が、２０°近傍であることも好ましい。

ねじ胴部の全長に渡ってねじ山が形成されていることも好ましい。

ねじ先端部が、４５°近傍のとがり先形状を有していることも好ましい。ねじ先端部がこのようなとがり先形状を有していることにより、発泡体に対してセルフタッピング可能であり、また、下穴を切っておく必要が無いため、ねじ込み及び固定作業が容易となる。

ねじ山のピッチが、１．３〜２．０ｍｍであることも好ましい。

ねじ胴部の外径が４．０ｍｍの場合、ねじ山の高さが、０．６〜０．７５ｍｍであることも好ましい。

さらに、本発明によれば、発泡体用ねじを使用した構造体は、発泡体と、発泡体に関する固定用に使用される上述の発泡体用ねじとを備えている。この構造体は、例えば、何らかの部材を発泡体用ねじによって発泡体に固定した構成や、発泡体用ねじを発泡体にねじ込むことによりこの発泡体自体を固定した構成を含んでいる。

発泡体が、ポリスチレン発泡体、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエチレン・ポリプロピレン発泡体、ポリウレタン発泡体、フェノール樹脂発泡体、及びゴム発泡体からなる群から選ばれる少なくとも１種の発泡体であることが好ましい。

この場合、発泡体が、密度６６．６〜２００ｋｇ／ｍ^３のポリスチレン発泡体であることも好ましい。

発泡体の表面に表面材が固着されており、発泡体用ねじが、この表面材の固着された発泡体に関する固定用に使用される発泡体用ねじであることが好ましい。この構造体は、例えば、何らかの部材を発泡体用ねじによって表面材が固着された発泡体に固定した構成や、発泡体用ねじを表面材が固着された発泡体にねじ込むことによりこの発泡体自体を固定した構成を含んでいる。

この場合、表面材が、メラミン材、金属材、木材、及び樹脂材からなる群から選ばれる少なくとも１種の材料で形成されていることがより好ましい。

本発明の発泡体用ねじによれば、進み側フランクのフランク角が追い側フランクのフランク角より大きいため、ねじ込みの進行方向への抵抗が小さくなり発泡体へのねじ込みが容易となる。一方、追い側フランクのフランク角が進み側フランクのフランク角より小さいため、ねじ込みの進行方向と逆方向への抵抗が大きくなり、発泡体からの引き抜き強度が充分に高くなる。

本発明の一実施形態における発泡体用ねじを使用した構造体の構成を概略的に示す断面図である。図１の実施形態における発泡体用ねじの構成を概略的に示す部分側面図である。図１の実施形態における発泡体用ねじの各部構成を示す図である。本発明の他の実施形態におけるパネル材の構成を概略的に示す断面図である。本発明のさらに他の実施形態におけるパネル材の構成を概略的に示す断面図である。実施例における発泡体用ねじの発泡倍率に対する引き抜き強度を表す特性図である。

以下、実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態における発泡体用ねじを使用した構造体の構成を概略的に示しており、図２は本実施形態における発泡体用ねじの構成を概略的に示しており、図３は本実施形態における発泡体用ねじの各部構成を示している。

図１に示すように、発泡体１０に何らかの部材１１を固定するために、発泡体用ねじ１２が使用される。即ち、部材１１を貫通して発泡体用ねじ１２がセルフタッピングで発泡体１０内にねじ込まれ、これによって部材１１が発泡体１０に固定される。なお、同図においては、単一の発泡体用ねじ１２が記載されているが、多くの場合、複数の発泡体用ねじ１２が使用される。

図２に示すように、本実施形態の発泡体用ねじ１２は、ねじ胴部１２１と、ねじ胴部１２１の先端に設けられたテーパ状のねじ先端部１２２と、ねじ胴部１２１の後端に設けられた皿形状のねじ頭部１２３とを備えている。ねじ胴部１２１の外周面には螺旋状のねじ山１２４がこのねじ胴部１２１の全長に渡って設けられている。この発泡体用ねじ１２は、鉄鋼材、表面処理を施した鉄鋼材、ステンレス材、その他種々の金属材又は樹脂材によって形成されている。ねじ頭部１２３の形状は、皿形状に限らず、鍋形状、その他種々の形状であっても良い。ねじ頭部１２３の締付駆動部は、本実施形態では十字穴１２３ａであるが、マイナス穴、六角穴、その他種々の形状の穴であっても良い。

本実施形態においては、単なる一例であるが発泡体用ねじ１２の全長ａはａ＝１０〜４０ｍｍ、望ましくはａ＝４０ｍｍである。ねじ胴部１２１の内径ｂは単なる一例であるがｂ＝２．５〜２．８ｍｍ、望ましくはｂ＝２．５ｍｍである。ねじ胴部１２１の外径ｃは単なる一例であるがｃ＝４．０〜６．０ｍｍ、望ましくは４．０ｍｍである。ねじ山１２４の高さは単なる一例であるが０．６〜０．７５ｍｍ、望ましくは０．７ｍｍである。ねじ山１２４のピッチｄは単なる一例であるがｄ＝１．３〜２．０ｍｍ、望ましくはｄ＝１．５ｍｍである。

テーパ状のねじ先端部１２２のとがり角度ｅは単なる一例であるがｅ＝４０〜５０°、望ましくはｅ＝４５°である。ねじ先端部１２２がこのようなとがり先形状を有していることにより、発泡体１０に対してセルフタッピング可能であり、また、下穴を切っておく必要が無いため、ねじ込み及び固定作業が容易となる。

ねじ頭部１２３の外径ｆは単なる一例であるがｆ＝８．０ｍｍであり、その締付駆動部である十字穴１２３ａの径ｇは単なる一例であるがｇ＝４．５ｍｍであり、その深さｈは単なる一例であるがｈ＝２．３ｍｍである。

図３（Ａ）に示すように、各ねじ山１２４の角度ｉは単なる一例であるがｉ＝１０〜３０°、望ましくはｉ＝３０°である。図３（Ｂ）に示すように、各ねじ山１２４は、追い側フランク１２４ａのフランク角ｉ_１が進み側フランク１２４ｂのフランク角ｉ_２より小さく形成されている。具体的には、追い側フランク１２４ａのフランク角ｉ_１は単なる一例であるがｉ_１＝０〜１０°、望ましくはｉ_１＝１０°であり、進み側フランク１２４ｂのフランク角ｉ_２は単なる一例であるがｉ_２＝１０〜２０°、望ましくはｉ_２＝２０°である。

発泡体１０は、本実施形態では、密度５０〜２５０ｋｇ／ｍ^３のポリスチレン発泡体であり、望ましくは密度６６．６〜２００ｋｇ／ｍ^３のポリスチレン発泡体ある。ここで、密度６６．６ｋｇ／ｍ^３のポリスチレン発泡体は発泡倍率１５倍のビーズ法によるポリスチレン発泡体、密度１００ｋｇ／ｍ^３のポリスチレン発泡体は発泡倍率１０倍のビーズ法によるポリスチレン発泡体、密度２００ｋｇ／ｍ^３のポリスチレン発泡体は発泡倍率５倍のビーズ法によるポリスチレン発泡体である。なお、本発明の発泡体１０はこのようなポリスチレン発泡体に限定されることなく、種々の発泡体であり得る。例えば、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエチレン・ポリプロピレン発泡体、ポリウレタン発泡体、フェノール樹脂発泡体、又はゴム発泡体であっても良い。

部材１１は、発泡体１０にねじ固定する何らかの物体であり、木材、樹脂材、金属材又はこれらを組み合わせた材料で構成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、進み側フランク１２４ｂのフランク角ｉ_２が追い側フランク１２４ａのフランク角ｉ_１より大きいため、ねじ込みの進行方向への抵抗が小さくなり発泡体１０へのねじ込みが容易となる。また、追い側フランク１２４ａのフランク角ｉ_１が進み側フランク１２４ｂのフランク角ｉ_２より小さいため、ねじ込みの進行方向と逆方向への抵抗が大きくなり、発泡体１０からの引き抜き強度が充分に高くなる。

図４は本発明の他の実施形態における発泡体用ねじを使用した構造体の構成を概略的に示している。

同図に示すように、本実施形態では、表面に表面材１３が固着された発泡体１０に何らかの部材１１を固定するために、発泡体用ねじ１２が使用される。即ち、部材１１及び表面材１３を貫通して発泡体用ねじ１２がセルフタッピングで発泡体１０内にねじ込まれ、これによって部材１１が発泡体１０に固定される。同図においては、単一の発泡体用ねじ１２が記載されているが、多くの場合、複数の発泡体用ねじ１２が使用される。

表面材１３としては、メラミン材、金属材、木材又は樹脂材による薄いシートが用いられ、このシートが接着、融着又はその他の方法で発泡体１０の表面に固着されている。

本実施形態における発泡体用ねじ１２の構成及び作用効果は、図１〜図３の実施形態の場合と同様であるため、説明を省略する。

図５は本発明のさらに他の実施形態における発泡体用ねじを使用した構造体の構成を概略的に示している。

同図に示すように、本実施形態では、何らかの部材１４、例えば壁面部材又は扉部材等に発泡体１０を固定するために、発泡体用ねじ１２が使用される。即ち、部材１４を貫通して発泡体用ねじ１２がセルフタッピングで発泡体１０内にねじ込まれ、これによって発泡体１０が部材１４に固定される。同図においては、単一の発泡体用ねじ１２が記載されているが、多くの場合、複数の発泡体用ねじ１２が使用される。

上述した実施形態で用いる発泡体用ねじ１２の発泡体１０に対する引き抜き強度試験を行った。

（引き抜き強度試験１）
この試験１において使用したねじは、市販のタッピング木ねじＡ、本発明の発泡体用ねじ（ねじ山ピッチ１．３ｍｍ）Ｂ、本発明の発泡体用ねじ（ねじ山ピッチ２．０ｍｍ）Ｃの３種類であった。

市販のタッピング木ねじＡは、全長ａがａ＝４０ｍｍ、ねじ胴部の内径ｂがｂ＝２．８ｍｍ、ねじ胴部の外径ｃがｃ＝４．０ｍｍである。ねじ山のピッチｄがｄ＝２．１ｍｍ、ねじ山の高さが０．５５ｍｍ、ねじ山の角度ｉがｉ＝６０°、追い側フランクのフランク角ｉ_１がｉ_１＝３０°、進み側フランクのフランク角ｉ_２がｉ_２＝３０°である。

本発明の発泡体用ネジＢは、全長ａがａ＝４０ｍｍ、ねじ胴部の内径ｂがｂ＝２．５ｍｍ、ねじ胴部の外径ｃがｃ＝４．０ｍｍである。ねじ山のピッチｄがｄ＝１．３ｍｍ、ねじ山の高さが０．７ｍｍ、ねじ山の角度ｉがｉ＝３０°、追い側フランクのフランク角ｉ_１がｉ_１＝１０°、進み側フランクのフランク角ｉ_２がｉ_２＝２０°である。

本発明の発泡体用ネジＣは、全長ａがａ＝４０ｍｍ、ねじ胴部の内径ｂがｂ＝２．５ｍｍ、ねじ胴部の外径ｃがｃ＝４．０ｍｍである。ねじ山のピッチｄがｄ＝２．０ｍｍ、ねじ山の高さが０．７ｍｍ、ねじ山の角度ｉがｉ＝３０°、追い側フランクのフランク角ｉ_１がｉ_１＝１０°、進み側フランクのフランク角ｉ_２がｉ_２＝２０°である。

これら３種のねじを発泡倍率５倍（密度２００ｋｇ／ｍ^３）のビーズ法によるポリスチレン発泡体（株式会社カネカのカネパール（登録商標）ＹＤ−５）、発泡倍率１０倍（密度１００ｋｇ／ｍ^３）のビーズ法によるポリスチレン発泡体（株式会社カネカのカネパールＹＤ−１０）、及び発泡倍率１５倍（密度６６．６ｋｇ／ｍ^３）のビーズ法によるポリスチレン発泡体（株式会社カネカのカネパールＹＤ−１５）内にねじ込み、引き抜き強度を自社製の引き抜き強度測定機を用いてそれぞれ測定した。

測定に用いたポリスチレン発泡体の外形寸法は５０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍ、ねじはその表面から垂直にねじ込んだ。この場合のねじの差し込み長さは３０ｍｍ、引き抜き速度は２ｍｍ／秒、測定回数は各ねじについて５回であった。

図６は引き抜き強度試験１における５回の測定結果の平均値を、ポリスチレン発泡体の発泡倍率毎に表した特性を示している。

同図から分かるように、発泡倍率が５〜１０倍の発泡体に関しては、市販のタッピング木ねじＡを使用した場合に比して、本発明の発泡体用ネジＢ及びＣを使用した場合は共に高い引き抜き強度が得られている。

（引き抜き強度試験２）
この試験２において使用したねじは、市販のタッピング木ねじＤ、本発明の発泡体用ねじ（ねじ山ピッチ２．０ｍｍ）Ｅの２種類であった。

市販のタッピング木ねじＤは、全長ａがａ＝４０ｍｍ、ねじ胴部の内径ｂがｂ＝２．８ｍｍ、ねじ胴部の外径ｃがｃ＝４．０ｍｍである。ねじ山のピッチｄがｄ＝２．１ｍｍ、ねじ山の高さが０．５５ｍｍ、ねじ山の角度ｉがｉ＝６０°、追い側フランクのフランク角ｉ_１がｉ_１＝３０°、進み側フランクのフランク角ｉ_２がｉ_２＝３０°である。

本発明の発泡体用ネジＥは、全長ａがａ＝４０ｍｍ、ねじ胴部の内径ｂがｂ＝２．５ｍｍ、ねじ胴部の外径ｃがｃ＝４．０ｍｍである。ねじ山のピッチｄがｄ＝２．０ｍｍ、ねじ山の高さが０．７ｍｍ、ねじ山の角度ｉがｉ＝３０°、追い側フランクのフランク角ｉ_１がｉ_１＝１０°、進み側フランクのフランク角ｉ_２がｉ_２＝２０°である。

これら２種のねじを発泡倍率５倍（密度２００ｋｇ／ｍ^３）のビーズ法によるポリスチレン発泡体（株式会社カネカのカネパール（登録商標）ＹＤ−５）、発泡倍率１０倍（密度１００ｋｇ／ｍ^３）のビーズ法によるポリスチレン発泡体（株式会社カネカのカネパールＹＤ−１０）、及び発泡倍率１５倍（密度６６．６ｋｇ／ｍ^３）のビーズ法によるポリスチレン発泡体（株式会社カネカのカネパールＹＤ−１５）内にねじ込み、引き抜き強度を自社製の引き抜き強度測定機を用いてそれぞれ測定した。

表１は引き抜き強度に関する５回の測定結果の平均値を、ポリスチレン発泡体の発泡倍率毎に表した特性を示している。

表１から分かるように、発泡倍率が５〜１５倍の発泡体に関しては、市販の木ねじＤを使用した場合に比して、本発明の発泡体用ネジＥを使用した場合は同等かそれ以上に高い引き抜き強度が得られている。

以上述べた実施形態及び実施例は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１０発泡体
１１、１４部材
１２発泡体用ねじ
１３表面材
１２１ねじ胴部
１２２ねじ先端部
１２３ねじ頭部
１２３ａ十字穴
１２４ねじ山
１２４ａ追い側フランク
１２４ｂ進み側フランク

Claims

外周面に螺旋状にねじ山が設けられたねじ胴部と、該ねじ胴部の先端に設けられたテーパ状のねじ先端部と、前記ねじ胴部の後端に設けられたねじ頭部とを備えており、前記ねじ胴部の各ねじ山は、追い側フランクのフランク角が進み側フランクのフランク角より小さく形成されていることを特徴とする発泡体用ねじ。
前記追い側フランクのフランク角が、１０°近傍であることを特徴とする請求項１に記載の発泡体用ねじ。
前記進み側フランクのフランク角が、２０°近傍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡体用ねじ。
前記ねじ胴部の全長に渡って前記ねじ山が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発泡体用ねじ。
前記ねじ先端部が、４５°近傍のとがり先形状を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の発泡体用ねじ。
前記ねじ山のピッチが、１．３〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の発泡体用ねじ。
前記ねじ胴部の外径が４．０ｍｍの場合、前記ねじ山の高さが、０．６〜０．７５ｍｍであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の発泡体用ねじ。
発泡体と、該発泡体に関する固定用に使用される、請求項１から７のいずれか１項に記載の発泡体用ねじとを備えたことを特徴とする発泡体用ねじを使用した構造体。
前記発泡体が、ポリスチレン発泡体、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエチレン・ポリプロピレン発泡体、ポリウレタン発泡体、フェノール樹脂発泡体、及びゴム発泡体からなる群から選ばれる少なくとも１種の発泡体であることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
前記発泡体が、密度６６．６〜２００ｋｇ／ｍ^３のポリスチレン発泡体であることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
前記発泡体の表面に表面材が固着されており、前記発泡体用ねじが、前記表面材の固着された前記発泡体に関する固定用に使用される発泡体用ねじであることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の構造体。
前記表面材が、メラミン材、金属材、木材、及び樹脂材からなる群から選ばれる少なくとも１種の材料で形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の構造体。