JP2020128775A - パッキンとこれを用いたねじ式の締結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじと組み合わせ使用するパッキンの最適な硬度と座金の形状により、締め付け時のパッキンに千切れの発生がなく、ねじの打ち込み状態の可否を正確に目視確認することができるパッキンとこれを用いたねじ式の締結装置を提供する。【解決手段】ねじ山１が形成された軸部２の一端に頭部３と他端にドリル部４が設けられたねじ５と、前記軸部２に遊嵌する座金６と、前記軸部２に対して座金６を挟んで頭部３反対側に嵌挿するパッキン７の組み合わせからなり、前記パッキン７の硬度が、硬度計に中硬さ用のデュロメータを用いて測定したタイプＡ硬さが、Ａ３０≦Ａ≦Ａ６０である。【選択図】図１

Description

この発明は、ねじに金属製の座金と共に組み合わせて使用する止水用の弾性パッキンと、このパッキンを用いたねじ式の締結装置に関する。

例えば、下地材に外装材をねじで固定する場合、ねじのねじ込み箇所周辺から漏水するのを防止するため、パッキンを用いたねじ式の締結装置を用いるのが一般的であり、この締結装置は、ねじ山が形成された軸部の一端に頭部と他端にドリル部が設けられたねじと、前記軸部に遊嵌する金属製の座金と、前記軸部に対して座金を挟んで頭部と反対側に嵌挿するシール用パッキンの組み合わせから構成され、座金は中央にねじの軸部が貫通する透孔が設けられ、またパッキンは、弾性体を用いて形成され、その中央位置をねじ挿通孔が厚み方向に貫通している。（特許文献１と２参照）

上記締結装置で下地材に外装材を固定する場合は、ねじの軸部に座金とパッキンをセットした状態で、ねじを外装材から下地材に向けてねじ込み、外装材に重なったパッキンを座金で圧縮することで、外装材の外面において、この外装材とこれを貫通する部分の周囲を止水し、漏水の発生を防止せんとするものである。

このようなねじ式の締結装置において、ねじのねじ込み箇所周辺からの漏水を防止するための重要な役目を担うパッキンは、厚み方向の圧縮によって生じる復元弾性により、外装材とねじの軸部及び座金にわたって密着することで止水するものであり、従って、パッキンの止水機能の向上には、使用する弾性体の材質や硬度（弾力性）、厚みや直径の選択が重要になる。

ところで、上記のようなねじ式の締結装置に用いられていた従来のパッキンは、例えば、パッキンにフエルト生地にタールや樹脂を含浸させた弾性体やゴムのような弾性体を用い、座金とパッキンの形状は単純な円板状を採用していたが、座金による圧縮時の拡径が自由となるため、パッキン内径のねじ軸部に対する圧着性が低下し、その分止水効果が低下することになる。

このため、特許文献１と２のように、座金を山形に形成すると共に、パッキンはゴムのような弾性体を用い、前記座金の内部に納まる円板状でその厚みを外装材と座金の間で圧縮するように選択して形成し、圧縮時にパッキンを座金の内部に閉じ込めることで、止水性を高めるようにしたねじ式の締結装置が提案されている。

特開２００１−３３００１９号公報 実用新案登録第２５９１０３６号公報

即ち、上記ねじ式の締結装置のように、座金の内部にパッキンを納めようとすると、パッキンの径を座金の外径よりも小さくする必要があり、このため、パッキンの圧縮後の体積が不足すると、座金の座面が直接外装材に接触し、外装材に傷を付けてしまうという問題が発生することになる。

そこで、特許文献１や２のように、パッキンを座金の内部高さ寸法よりも厚くし、圧縮時にパッキンの外周部が外装材と座金の座面間に張り出すようにすると、外装材に傷を付けてしまうという問題の発生を防ぐことができるが、従来のパッキンは、フエルト生地にタールや樹脂を含浸させた弾性体やゴムのような弾性体の何れにおいても、比較的柔らかい硬度のものを用いていた。なお、以降の説明における表現において、パッキンの硬度と弾性体の硬度は同意語である。

即ち、従来のパッキンは、硬度計に中硬さ用のデュロメータを用いて測定したタイプＡ硬さがＡ３０程度の弾性体を用いて形成されていた。

このように、パッキンを形成する弾性体が比較的柔らかい硬度であると、厚み方向の耐圧強度が低く、座金外周の座面でパッキンの周囲を圧縮したとき、圧縮された部分が薄くなって座金内に位置する部分から千切れてしまうことがあり、その結果、施工後に大量のパッキンの破片が散乱し、作業後に清掃の手間を大幅に増大させてしまうという問題が生じる。

また、パッキンが比較的柔らかい硬度であると、座金で圧縮を受けても、座金内面やねじの軸部に対する圧接力が弱く、しかも、座金外周の座面で圧縮された部分が薄くなって千切れてしまうことで、座金周囲と締結部間の水密性が低下し、ねじによる締結部分の十分な止水性を確保することができないことになる。

さらに、ねじ式の締結装置を用いた締結においては、ねじを真っ直ぐで十分にねじ込むことが要求され、実際に現場を管理する人は、座金の外周からパッキンが均等にはみ出していることを目視するだけで、「ねじか真っ直ぐ打てていること」と「ねじが十分に打ち込まれてパッキンが締め込まれていること」の確認をするものであるが、パッキンの周囲が千切れることで、このような目視確認の作業が困難になり、ねじが斜めにねじ込まれていたり、締め込みが不十分な状態を見逃す場合があり、雨水等の浸入が発生する箇所が生じることになる。

そこで、この発明の課題は、ねじ式の締結装置において、ねじと組み合わせ使用するパッキンと座金の関係を鋭意研究し、パッキンの最適な硬度と座金の形状を導き出すことにより、締め付け時のパッキンに千切れの発生がなく、ねじのねじ込み状態の良否を正確に目視確認することができると共に、ねじのねじ込み部分に対する止水性の向上が図れるパッキンとこれを用いたねじ式の締結装置を提供せんとするものである。

上記のような課題を解決するため、請求項１の発明は、中央位置をねじ挿通孔が厚み方向に貫通するシール用のパッキンにおいて、このパッキンの硬度が、硬度計に中硬さ用のデュロメータを用いて測定したタイプＡ硬さが、Ａ３０≦Ａ≦Ａ６０である構成を採用したものである。

請求項２の発明は、上記パッキンの厚さＴが、３（ｍｍ）≦Ｔ≦６．５（ｍｍ）である構成としたものである。

請求項３の発明は、上記パッキンを形成する弾性体が、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレン・プロピレンゴムの何れかを含むものである構成としたものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のパッキンを用いたねじ式の締結装置であり、ねじ山が形成された軸部の一端に頭部と他端にドリル部が設けられたねじと、前記軸部に遊嵌する座金と、前記軸部に対して座金を挟んで頭部と反対側に嵌挿する前記パッキンの組み合わせからなり、前記座金の直径Ｄ１とパッキンの直径Ｄ２の関係が、
０．８Ｄ１≦Ｄ２≦Ｄ１になっている構成としたものである。

請求項５の発明は、上記座金は、天板の中央にねじの軸部が貫通するための透孔を有し、この天板の一面側周縁にパッキン押圧鍔を周設して形成され、この座金と組み合わせ使用するパッキンの外径が前記パッキン押圧鍔の外径よりも小径に設定され、前記座金の天板内面から押圧部の座面までのねじ挿通方向に沿う寸法とパッキンの厚みの関係が、ねじのねじ込みにより座金がパッキンを圧縮した締結状態時に、このパッキンの周縁が圧縮による拡径でパッキン押圧鍔の外周から外方に張り出すように設定されている構成としたものである。

ここで、上記パッキンは、外形が円形で中央位置をねじ挿通孔が貫通するリング状となり、前記ねじ挿通孔は、ねじの軸部に対して弾力的に外嵌する内径に設定され、ねじの軸部に外嵌することにより、先に挿通された座金の抜け止めを果たすことになり、ねじの締め込みによる座金での圧縮時に総厚さの７０％程度まで圧縮され、山形に形成された座金内を圧縮変形しながら充満すると共に、座金の座面外周に均一な状態で僅かにはみ出し、このはみ出し部分が締め付けられることになる。

この発明によると、パッキンの硬度を、硬度計に中硬さ用のデュロメータを用いて測定したタイプＡ硬さが、Ａ３０≦Ａ≦Ａ６０とすることにより、従来から使用されているフエルト製やこれにタールや樹脂を含浸させたパッキンに比べて硬度が硬くなり、ねじの締め込みによる座金での圧縮時にも過度に変形することがなく、圧縮変形しながら座金内を充満することにより、座金内面、ねじ軸部、締結物表面への十分な圧接と密着を確保することで、ねじ固定部分に対する優れた止水性を確保することができる。

また、パッキンの硬度を硬くすることにより、座金の座面外周へのはみ出し量が少なくなり、座面で圧縮される外周部が押し潰されて千切れるのを防ぐことができ、千切れたパッキンの散乱発生がないので作業後の掃除の手間が省けると共に、パッキンの外周が千切れるのを防ぐことで、座金周囲におけるパッキンの圧縮状態の維持が可能になり、パッキンの圧縮形状を見ることで、ねじが真っ直ぐに打たれている、ねじが十分に打ち込まれている、ねじが斜めに打ち込まれているの検査が簡単に精度よく行え、不良打ち込みの見逃しをなくすことで施工品質の向上が図れることになる。

更に、座金周囲におけるパッキンの圧縮状態の維持により、座金が締結物の表面に直接接触するのを防ぐことができ、締結物の表面に傷を付けるようなことがなく、パッキンの圧縮を座金の周囲で均一化することで、座金の周囲と締結物表面間の止水性を一段と向上させることができる。

この発明に係るねじ式の締結装置を示す正面図 （ａ）はこの発明に用いる座金の拡大した縦断面図、（ｂ）はこの発明に係るパッキンの拡大した縦断面図 この発明に係るねじ式の締結装置のねじをねじ込んだ使用状態を示す縦断面図

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、この発明に係るねじ式の締結装置ａの全体形状を示し、ねじ山１が形成された軸部２の一端に頭部３と他端にドリル部４が設けられたねじ５と、前記軸部２に遊嵌する座金６と、前記軸部２に対して座金６を挟んで頭部３と反対側に嵌挿するパッキン７の組み合わせから構成されている。

上記ねじ５は、図示の場合、長い軸部２の一端に設けた頭部３を六角とし、ねじ山１が他端側のドリル部４と軸部２の途中の範囲にわたって設けられている例を示したが、軸部２の長さと外径、頭部３の形状、ねじ山１の形成範囲等は、ねじ５によって固定せんとする締結物の条件に合わせて設定すればよい。

上記パッキン７は、図２と図３のように、外形が円形で中央位置をねじ挿通孔８が厚み方向に貫通するリング状となり、前記ねじ挿通孔８は、ねじ５の軸部２に対して弾力的に外嵌する内径に設定されており、また、座金６は山形座金に形成されており、円形となる天板９の周囲に一面側へ向けて湾曲する周壁１０を設けた浅い容器状の座金本体１１と、前記周壁１０の開放端側で外周縁に外方へ例えば２ｍｍ程度張り出すように周設したパッキン押圧鍔１２からなり、前記天板９の中央にねじ５の軸部２が余裕をもって貫通するための透孔１３が設けられ、前記パッキン押圧鍔１２の天板９と反対側の面がパッキン７を押圧するための座面１４になっている。

上記パッキン７は、このパッキン７を形成する弾性体に、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレン・プロピレンゴムの何れかを含むものを用い、このパッキン７の厚さＴが、３（ｍｍ）≦Ｔ≦６．５（ｍｍ）程度で、直径Ｄ２は座金６におけるパッキン押圧鍔１２の外径Ｄ１よりも小径に設定されている。

上記パッキン７の形成に用いる弾性体の硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３−３：２０１２「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−硬さの求め方−第３部：デュロメータ硬さ」に則り、３秒間試験片にデュロメータを押し付けた際の、硬度計に中硬さ用のデュロメータを用いて測定したタイプＡ硬さが、Ａ３０≦Ａ≦Ａ６０の範囲であり、好ましくは、Ａ４０≦Ａ≦Ａ５５の範囲である。

なお、弾性体の硬度がＡ３０よりも低いと、パッキン７が柔らかくなって薄く圧縮された時に千切れが生じる恐れがあり、また、硬度がＡ６０よりも高いと、パッキン７が硬すぎて収縮性が低下し、止水性の機能が損なわれることになる。

上記座金６の直径Ｄ１（パッキン押圧鍔１２の外径）とパッキン７の直径Ｄ２の関係は、パッキン７の直径Ｄ２が座金６の直径Ｄ１よりも小径に設定され、具体的には、最小で０．８Ｄ１≦Ｄ２≦Ｄ１、より好ましくは０．９Ｄ１≦Ｄ２≦Ｄ１になっており、両者の直径Ｄ１とＤ２をこのように設定した条件で、前記座金６の天板９の内面からパッキン押圧鍔１２の座面１４までのねじ挿通方向に沿う寸法Ｈとパッキン７の厚さＴの関係が、ねじ５のねじ込みにより座金６がパッキン７を圧縮した締結状態時に、このパッキン７の周縁が圧縮による拡径で座金６のパッキン押圧鍔１２の座面１４から少し外部に張り出すように設定されている。

ちなみに、直径Ｄ１がφ２５ｍｍの座金６の場合、パッキン７の直径Ｄ２をφ２２ｍｍに設定し、ねじ５のねじ込み時に座金６でパッキン７の厚みを７０％程度まで圧縮し、パッキン押圧鍔１２の座面１４で圧縮した部分の直径がφ２６ｍｍ程度になるようにすればよい。

この発明のねじ式の締結装置ａは、上記のような構成であり、ねじ５の軸部２に座金６とパッキン７を挿通し、図１のように、パッキン７が軸部２へ弾力的に嵌ることで座金６の抜け止めとなって保持された状態で組み合わされ、例えば、建築物に対して外装材ｂを留め付ける場合に使用される。

ねじ５を外装材ｂから建築物に向けてねじ込むと、軸部２の先端に設けたドリル部４で穿った下孔にねじ山１が螺入し、ねじ込みが終盤になるとパッキン７が外装材ｂの外面に当接し、ねじ５の頭部３に押された座金６がこのパッキン７を厚み方向に圧縮することになる。

上記パッキン７は、厚みが座金６の深さよりも大で座金６の直径よりも小径になっているので、座金本体１１の内部に収納されながら厚み方向に圧縮され、この圧縮による拡径で座金本体１１の内部を埋めると同時に、外装材ｂに接する部分が圧縮による外方への逃げによって拡径し、パッキン押圧鍔１２の外方へ張り出すことで、この張り出し部分が外装材ｂと座面１４間で圧縮され、図３のように、この張り出し部分が所定の圧縮状態となった時点でねじのねじ込みが完了する。

上記パッキン７は、その硬度が硬度計に中硬さ用のデュロメータを用いて測定したタイプＡ硬さが、Ａ３０≦Ａ≦Ａ６０になっているので、従来の柔らかいパッキンに比べて圧縮時の反発力が大きく、圧縮に対する強度も向上するので、これにより、座金本体１１の内部を埋めた部分は、座金本体１１の内面及びねじ５の軸部２に対して強固に圧接し、また、外装材ｂに対する圧接も強固となり、更に、外装材ｂと座面１４間で圧縮された張り出し部分は、厚みを保持することで千切れるというようなことがなく、パッキン押圧鍔１２の周囲外方へ均等に張り出すことになり、座金６が外装材ｂに直接当接しないので、外装材に傷を付けことがない。

このように、パッキン７の硬度を上記のように設定することにより、ねじ５による外装材ｂの固定部分の止水性を向上させることができると共に、パッキン７の張り出した圧縮部分がパッキン押圧鍔１２の周囲外方へ均等に張り出すことで、外装材の表面に傷を付けるようなことがなく、パッキン７の張り出した部分を見てねじ５の打ち込み状態の可否を目視検査する場合の精度と作業性を向上させることができ、しかも、施工後にパッキン７の破片が散乱するのを防げるので、作業後における清掃の手間を省くことができる。

１ ねじ山
２ 軸部
３ 頭部
４ ドリル部
５ ねじ
６ 座金
７ パッキン
８ ねじ挿通孔
９ 天板
１０ 周壁
１１ 座金本体
１２ パッキン押圧鍔
１３ 透孔
１４ 座面

Claims (5)

1. 中央位置をねじ挿通孔が厚み方向に貫通するシール用のパッキンにおいて、このパッキンの硬度が、硬度計に中硬さ用のデュロメータを用いて測定したタイプＡ硬さが、Ａ３０≦Ａ≦Ａ６０であることを特徴とするパッキン。
2. 上記パッキンの厚さＴが、３（ｍｍ）≦Ｔ≦６．５（ｍｍ）であることを特徴とする請求項１に記載のパッキン。
3. 上記パッキンを形成する弾性体が、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレン・プロピレンゴムの何れかを含むものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のパッキン。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のパッキンを用いたねじ式の締結装置であり、ねじ山が形成された軸部の一端に頭部と他端にドリル部が設けられたねじと、前記軸部に遊嵌する座金と、前記軸部に対して座金を挟んで頭部と反対側に嵌挿する前記パッキンの組み合わせからなり、前記座金の直径Ｄ１とパッキンの直径Ｄ２の関係が、０．８Ｄ１≦Ｄ２≦Ｄ１になっているねじ式の締結装置。
5. 上記座金は、天板の中央にねじの軸部が貫通するための透孔を有し、この天板の一面側周縁にパッキン押圧鍔を周設して形成され、この座金と組み合わせ使用するパッキンの外径が前記パッキン押圧鍔の外径よりも小径に設定され、前記座金の天板内面から押圧部の座面までのねじ挿通方向に沿う寸法とパッキンの厚みの関係が、ねじのねじ込みにより座金がパッキンを圧縮した締結状態時に、このパッキンの周縁が圧縮による拡径でパッキン押圧鍔の外周から外方に張り出すように設定されている請求項４に記載のねじ式の締結装置。