JP5145018B2 - 形状記憶性樹脂製雌型締結体 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ穴内面に形成された雌ねじ部を有する形状記憶性樹脂製雌型締結体に関する。

多くの製品において、多くの締結体が利用されている。締結体としては、雌ねじ部を有する雌型締結体であるナットなどがある。部品などを本体に締結する場合には、ねじをナットに対して締め付ける方向に回すことにより固定される。また、修理、解体時には、ねじを弛める方向に回して部品などを本体より離脱させる。
近年では、資源および環境問題などより、製品のリサイクル化が促進されており、製品として、解体の容易さが求められるようになってきている。製品のリサイクルを容易なものとするためには、締結体の離脱の容易さが必要である。
そして、形状記憶素材によって製造されたねじが提案されている。形状記憶素材とは、熱を加えることによって形状回復温度に達すると、予め形状記憶された状態に戻る性質を有する素材であって、形状記憶性樹脂、形状記憶合金と呼ばれるものがある。
そして、本件出願人は、特開２００３−１４５５６４（特許文献１）において、形状記憶性樹脂を用いた締結体を提案している。この締結体は、形状記憶ポリマーからなる締結体であり、ポリウレタン系形状記憶ポリマー部分に、締結機能を発揮する、凸部、凹部、凹凸部、ねじ部、および、傾斜部からなる群より選ばれる少なくとも１つ以上の形状を設けたものである。さらに、締結体として、ポリウレタン系形状記憶ポリマーからなる締結機能部を有し、該締結機能部における外径をｄ1、二次賦形前の外径をｄ0とし、嵌合相手となる雌型締結体の締結機能部、あるいは嵌合部の内径をD1としたときに、下式（１）及び（２）
ｄ0 ＜ Ｄ1 （１）、ｄ1 ＞ Ｄ1 （２） を同時に満たすように、該締結機能部を設けることも提案している。
また、特開２００４−１９０８３７（特許文献２）には、形状回復温度と形状回復方向がほぼ同一である形状記憶素材から雄ねじおよび雌ねじ部が形成され、雄ねじと雌ねじ部の螺合によって被締結部品Ａ，Ｂの締結を行う。そして、雄ねじが形状回復した際の雄ねじ母材２Ａのねじ形成部２２Ａは、ネジのない、雄ねじのネジの有効径と略同等の外径ｄ２の筒状となり、雌ねじ部が形状回復した際の雌ねじ部母材３Ａのねじ形成部３２Ａは、ネジのない、雌ねじ部のネジの有効径と略同等の穴径Ｄ２の穴状となるものが提案されている。

特開２００３−１４５５６４ 特開２００４−１９０８３７

特許文献１および２のものも有効ではあるが、特許文献２のものでは、雄ねじを有する雌型締結部も形状記憶材料により形成し、かつ適宜の塑性変形処理をしなければならないという制約がある。
そして、特許文献１の段落番号００４０には、形状記憶ポリマーからなる雌形部品（ナット）に関して、Tg以上に加熱することによって雌ねじ部が消滅するという状態変化を表している。ここでは、簡単のために、雌ねじ部が消滅する場合が図示されているが、実際には雌ねじ部内径が拡大してもよい旨の開示がある。特許文献１のものでは、雌ねじ部が消滅する場合と雌ねじ部内径が拡大する場合を選択するものとなっている。
形状記憶性樹脂により、雌型締結体を形成する場合、締結機能を持たない形態の締結体基材を成形した後、形状記憶性樹脂の形状回復温度もしくはガラス転移温度以下の温度条件下において、締結機能（例えば、雌ねじ部）を付与する塑性変形工程を行うことが必要である。この塑性変形工程における塑性変形度が高いほど、塑性変形前の形状への復元率が低下する。しかし、塑性変形度が小さすぎると、形状復元した状態において、締結対象である雄形締結体より離脱しない状態が発生する。
そこで、本発明は、形状記憶性樹脂を用いた雌型締結体において、その形態を改良することにより、十分な締結力を保持し、かつ、形状回復温度以上への加温により、締結機能が確実に消失し、締結対象の雄形締結体より容易かつ確実に離脱することができる形状記憶性樹脂製雌型締結体を提供するものである。

上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１） ねじ穴の内面に形成された雌ねじ部を有する形状記憶性樹脂製雌型締結体であって、
前記形状記憶性樹脂製雌型締結体は、前記ねじ穴に、向かい合うように２つもしくは該ねじ穴の中心軸に対してほぼ等角度となるよう設けられた複数の短径部と、前記短径部間に位置する複数の長径部と、少なくとも前記複数の短径部の内面に形成された前記雌ねじ部とを備える第１形態と、所定温度以上に加温されることにより発現する第２形態とを有するものであり、該第２形態では、前記ねじ穴は、前記短径部における半径より大きく、かつ、前記長径部における半径より小さい半径を有する円状となる形状記憶性樹脂製雌型締結体。

（２） 前記形状記憶性樹脂製雌型締結体は、前記第２形態では、前記雌ねじ部が実質的に消失するものである上記（１）に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
（３） 前記形状記憶性樹脂は、動的粘弾性測定における損失正接値のピークとなる第１の損失正接ピーク温度を有する第１の形状記憶性ポリマーと、前記第１の形状記憶性ポリマーと相溶性を有し、かつ動的粘弾性測定における損失正接値のピークが前記第１の損失正接ピーク温度よりも高い第２の損失正接ピーク温度を有する第２の形状記憶性ポリマーとの混合物からなるものである上記（１）または（２）に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
（４） 前記形状記憶性樹脂は、非晶性ポリエチレンテレフタレートと、非晶性ポリエチレンナフタレート、低結晶性形状記憶ポリエチレンナフタレートもしくは半結晶性ポリエチレンナフタレートとの混合物である上記（３）に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
（５） 前記形状記憶性樹脂は、非晶性形状記憶性ポリマーである上記（１）または（２）に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。

（６） 前記非晶性形状記憶性ポリマーは、非晶性ポリエステル、非晶性スチレン系樹脂、ポリカーボネート、ポリチオエーテル、非晶性ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、非晶性オレフィン系樹脂、ポリフェニレンサルファイドからなる群より選択された少なくとも１種のものである上記（５）に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
（７） 前記形状記憶性樹脂は、非晶性ポリエチレンテレフタレート、非晶性ポリエチレンナフタレート、低結晶性形状記憶ポリエチレンナフタレートもしくは半結晶性ポリエチレンナフタレートのいずれかである上記（１）または（２）に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
（８） 前記雌型締結体は、ナットまたは袋ナットである上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
（９） 前記第２形態となる前記所定温度は、５０℃〜１６０℃である上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
（１０） 前記形状記憶性樹脂は、ガラス繊維もしくは炭素繊維を含有している上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。

本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体は、ねじ穴の内面に形成された雌ねじ部を有し、前記ねじ穴は、向かい合うように２つもしくは該ねじ穴の中心軸に対してほぼ等角度となるよう設けられた複数の短径部と、該短径部間に位置する複数の長径部と、前記複数の短径部の内面に形成された前記雌ねじ部とを備える第１形態と、所定温度以上に加温されることにより発現する第２形態とを有するものであり、該第２形態では、前記ねじ穴は、前記短径部の半径より大きく、かつ、前記長径部の半径より小さい半径を有するほぼ円柱状となるものであるので、所定温度以上に加温することにより、確実に締結機能消失形態に変態することが可能であり、締結対象の雄形締結体より容易かつ確実に離脱させることができる。

この発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体をナットに応用した実施例を用いて説明する。

本発明の実施例の雌型締結体４０について説明する。
図１は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の正面図である。図２は、図１に示した形状記憶性樹脂製雌型締結体の平面図である。図３は、図１のＥ−Ｅ線断面図である。図４は、図１のＦ−Ｆ線断面図である。図５は、図１に示した形状記憶性樹脂製雌型締結体の第２形態発現時の正面図である。図６は、図５のＧ−Ｇ線断面図である。図７は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の第２形態発現時の断面図である。図８は、図７のＨ−Ｈ線断面図である。

この実施例の形状記憶性樹脂製雌型締結体４０は、ねじ穴４２の内面に形成された雌ねじ部４３を有する。形状記憶性樹脂製雌型締結体４０は、ねじ穴４２に向かい合うように２つもしくはねじ穴の中心軸に対してほぼ等角度となるよう設けられた複数の短径部４４，４５と、短径部４４，４５間に位置する複数の長径部４６，４７と、少なくとも複数の短径部４４，４５の内面に形成された雌ねじ部４３とを備える第１形態を有する。そして、形状記憶性樹脂製雌型締結体４０は、所定温度以上に加温されることにより発現する第２形態４０ａを有する。第２形態４０ａでは、ねじ穴４２ａは、第１形態の短径部４４，４５における半径ｒ１より大きく、かつ、長径部４６，４７における半径ｒ２より小さい半径ｒ１ａを有する円状となる。

具体的には、この実施例の締結体４０は、図１ないし図４に示すように、ねじ穴４２に向かい合うように２つ設けられた短径部４４，４５と、短径部４４，４５間に位置する複数の長径部４６，４７と、短径部４４，４５の内面に形成された雌ねじ部４３とを備える第１形態を有する。そして、形状記憶性樹脂製雌型締結体４０は、所定温度以上に加温されることにより発現する第２形態４０ａを有する。第２形態４０ａでは、図５および図６に示すように、ねじ穴４２ａの内面４３ａから、雌ねじ部４３が消失するとともに、ねじ穴４２ａは、第１形態における短径部４４，４５における半径ｒ１より大きく、かつ、長径部４６，４７における半径ｒ２より小さい半径ｒ１ａを有する円状となる。具体的には、第２形態４０ａでは、雌ねじ部４３が消失するとともに、ねじ穴４２ａは、第１形態における短径部４４，４５のねじ溝間距離Ｄ４より大きく、かつ、長径部のねじ溝間距離Ｄ５より小さい直径Ｄ４ａを有するほぼ真円状となる。

また、締結体４０としては、図７および図８に示すような第２形態４０ｂに変形するものであってもよい。
上述した実施例の締結体の第２形態４０ａと異なり、この締結体の第２形態４０ｂでは、雌ねじ部４３は消失しないものの、第２形態４０ｂでは、ねじ穴４２ｂは、第１形態の短径部４４，４５におけるねじ溝の有効半径ｒ１より大きく、かつ、長径部４６，４７におけるねじ溝の有効半径ｒ２より小さい、雌ねじ部（ねじ山）４３ｂの有効半径ｒ１ｂを有する円状となる。具体的には、第２形態４０ｂでのねじ穴４２ｂの雌ねじ部４３ｂは、もっとも近接する部分におけるねじ山間距離Ｄ４ｂが、第１形態における短径部４４，４５のねじ溝間距離Ｄ４より大きく、かつ、長径部のねじ溝間距離Ｄ５より小さいほぼ真円状のものとなる。これにより、螺合していた雄型締結体の雄ねじのねじ山との螺合が不能となるため、両者の螺合状態（締結状態）が解除される。
そして、上述の実施例の締結体４０は、第１形態では、外形が楕円状となっており、第２形態に変形することにより、外形がほぼ真円状のものとなる。なお、このタイプの締結体４０としては、上記のようなものに限定されるものではなく、第１形態では、外形が細長い多角形状となっており、第２形態に変形することにより、外形がほぼ正多角形状のものとなるものであってもよい。

次に、本発明の他の実施例の雌型締結体５０について説明する。
図９は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の正面図である。
図１０は、図９のＩ−Ｉ線断面図である。図１１は、図９のＪ−Ｊ線断面図である。図１２は、図９に示した形状記憶性樹脂製雌型締結体の第２形態発現時の正面図である。図１３は、図１２のＫ−Ｋ線断面図である。図１４は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の第２形態発現時の正面図である。図１５は、図１４のＬ−Ｌ線断面図である。

この実施例の締結体５０は、ねじ穴５２の長径部付近にねじ溝を備えない以外は、上述した締結体４０と実質的に同じである。
この締結体５０は、ねじ穴５２に向かい合うように２つ設けられた短径部５５，５６と、短径部５５，５６間に位置する２つの長径部５７，５８と、短径部５５，５６部分の内面より長径部５７，５８方向に延びる向かい合う２つの雌ねじ部５３，５４とを備える第１形態を有する。
この実施例の締結体５０では、２つの雌ねじ部５３，５４は、短径部５５，５６部分におけるねじ溝がもっとも深く、長径部に向かうに従って、その溝深さが徐々に浅くなるものとなっている。そして、長径部５７，５８には、実質的にねじ溝が存在しない状態となっている。

そして、締結体５０は、図１２および図１３に示すように、所定温度以上に加温されることにより発現する第２形態５０ａを有する。第２形態５０ａでは、２つの雌ねじ部５３，５４が消失するとともに、ねじ穴５２ａは、第１形態の短径部５５，５６における半径ｒ３より大きく、かつ、長径部５７，５８における半径ｒ４より小さい半径ｒ３ａを有する円状となる。これにより、締結体５０は、締結機能を喪失する。具体的には、第２形態５０ａでは、雌ねじ部５３，５４が消失するとともに、ねじ穴５２ａは、第１形態における短径部５５，５６のねじ溝間距離Ｄ６より大きく、かつ、長径部５７，５８のねじ溝間距離Ｄ７より小さい直径Ｄ６ａを有するほぼ真円状となる。

また、締結体５０としては、図１４および図１５に示すような第２形態５０ｂに変形するものであってもよい。
上述した実施例の締結体の第２形態５０ａと異なり、この締結体の第２形態５０ｂでは、雌ねじ部５３ａ，５４ａは消失しないものの、ねじ穴５２ｂは、第１形態の短径部５５，５６におけるねじ溝の有効半径ｒ３より大きく、かつ、長径部５７，５８におけるねじ溝の有効半径ｒ４より小さい、ねじ山の有効半径ｒ３ｂを有する円状となる。具体的には、第２形態５０ｂでのねじ穴５２ｂは、もっとも近接する部分におけるねじ山間距離Ｄ６ｂは、第１形態における短径部５５，５６のねじ溝間距離Ｄ６より大きく、かつ、長径部のねじ溝間距離Ｄ７より小さいほぼ真円状のものとなる。これにより、螺合していた雄型締結体の雄ねじのねじ山との螺合が不能となるため、両者の螺合状態（締結状態）が解除される。
そして、上述の実施例の締結体５０は、第１形態では、外形が楕円状となっており、第２形態に変形することにより、外形がほぼ真円状のものとなる。なお、このタイプの締結体５０としては、上記のようなものに限定されるものではなく、第１形態では、外形が細長い多角形状となっており、第２形態に変形することにより、外形がほぼ正多角形状のものとなるものであってもよい。

次に、本発明の他の実施例の雌型締結体６０について説明する。
図１６は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の正面図である。図１７は、図１６のＭ−Ｍ線断面図である。図１８は、図１６のＮ−Ｎ線断面図である。図１９は、図１６に示した形状記憶性樹脂製雌型締結体の第２形態発現時の正面図である。図２０は、図１９のＯ−Ｏ線断面図である。図２１は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の正面図である。
この実施例の形状記憶性樹脂製雌型締結体６０は、ねじ穴６２の中心軸に対してほぼ等角度となるよう設けられた３つの短径部６４，６５，６６と、短径部６４，６５，６６間に位置する３つの長径部６３と、少なくとも短径部６４，６５，６６の内面に形成された雌ねじ部６４ａ，６５ａ，６６ａとを備える第１形態を有する。そして、形状記憶性樹脂製雌型締結体６０は、所定温度以上に加温されることにより発現する第２形態６０ａを有する。第２形態６０ａでは、ねじ穴６２ａは、第１形態の短径部６４，６５，６６における半径ｒ５より大きく、かつ、長径部６３における半径より小さい半径ｒ６を有する円状となる。

具体的には、この実施例の締結体６０は、図１６ないし図１８に示すように、略三角形状のねじ穴６２を備えており、略三角形状のねじ穴６２の直線部の中央に短径部６４，６５，６６が位置する。そして、これら短径部６４，６５，６６には、ねじ溝が形成されている。そして、この実施例の締結体６０では、長径部、言い換えれば、略三角形のねじ穴６２の３つの頂点部には、ねじ溝が形成されていないものとなっている。

そして、形状記憶性樹脂製雌型締結体６０は、所定温度以上に加温されることにより発現する第２形態６０ａを有する。第２形態６０ａでは、図１９および図２０に示すように、３つの雌ねじ部が消失するとともに、ねじ穴６２ａは、第１形態における短径部における半径ｒ５より大きく、かつ、長径部における半径より小さい半径ｒ６を有する円状となる。これにより、締結体６０は、締結機能を喪失する。また、締結体６０は、第１形態から第２形態に変形することにより、その外形も略三角形から、ほぼ円形に変化する。
なお、上述の実施例ではねじ溝は、短径部にのみ設けられているが、このようなものに限定されるものではなく、図２１に示す実施例の形状記憶性樹脂製雌型締結体７０のように、略三角形のねじ穴７２の内面全周にねじ溝を設けてもよい。

さらに、上述した多くの実施例と同様に、締結体６０における第２形態は、雌ねじ部が消失しないものであってもよい。この場合には、第２形態では、ねじ穴は、第１形態の短径部におけるねじ溝の有効半径ｒ５より大きく、かつ、長径部におけるねじ溝の有効半径より小さい、ねじ山の有効半径を有する円状に変化するものとなる。
また、このタイプの締結体６０としては、上記のような略三角形状のものに限定されるものではなく、第１形態では、略四角形状などの多角形状であってもよい。

そして、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体は、形状記憶性樹脂により成形されている。そして、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体における締結機能消失形態となる温度は、５０℃〜１６０℃であることが好ましい。
形状記憶性樹脂としては、公知のものを使用することができる。
なお、ここでいう形状記憶性樹脂（樹脂組成物）とは、直径５．３ｍｍ、高さ７．８ｍｍの円柱状に射出成形により成形した後、樹脂（樹脂組成物）の損失正接ピーク温度より低い温度条件にて、高さが１／２になるように圧縮して所定時間放置した後、樹脂（樹脂組成物）の損失正接ピーク温度より高い温度に加温することにより、成形時の高さの９０％以上の高さに復元するものを示すものである。

ポリマーのような粘弾性体は、理想弾性体と理想粘性体の中間の性質を示す。ポリマーに正弦波の形で応力を与えた場合、応力波形と歪波形の間には０°〜９０°の範囲で位相差δが生じる。なお、理想弾性体では位相差が零であり、理想粘性体は応力に対して歪みは90°(π/2)遅れて検出される。
粘弾性の応力と歪みの関係は、図２２に示す複素平面上のベクトルとして表すことが出来る。
E^*は、複素弾性率と呼ばれ、応力と歪みの振幅比に相当する。δは位相差である。
E’は、貯蔵弾性率と呼ばれ、試料の弾性としての特性を反映し、1周期あたりに加えられた応力が貯蔵され完全に回復するエネルギーの尺度である。
E’’は、損失弾性率と呼ばれ、試料の粘性としての特性を反映し、1周期あたりに加えられた応力が熱として損失（消費）されるエネルギーの尺度である。
tanδは、損失正接と呼ばれ、貯蔵弾性率と損失弾性率の比で表す。つまり与えられた力学的なエネルギーに対する熱として損失されたエネルギーの割合を示すもので、粘弾性特性の一つとして振動吸収性を表している。

つまり、動的粘弾性測定において得られる損失正接値は、被検材料に正弦的に繰り返す引張方向の応力、及び歪みを与えた時に、その応答として得られる損失弾性率の貯蔵弾性率に対する比の値として表される。損失正接は、被検材料中の分子の束縛状態を示しており、損失正接値が大きくなるほど分子の束縛が緩くなることを示している。なお、この動的粘弾性により得られる値は、測定方法や条件により変化するが、本発明においては、１０×５０×２〜４ｍｍの板状試験片を、測定温度範囲：室温〜２００℃、設定昇温速度：２℃／分、測定周波数：１Ｈｚの条件で固体粘弾性測定したものである。

そして、形状記憶性ポリマーとしては、非晶性形状記憶性ポリマー、低結晶性形状記憶性ポリマーもしくは半結晶性形状記憶性ポリマーを用いることが好ましい。このような結晶性の低い形状記憶性ポリマーを用いることにより、形状回復が良好なものとなる。また、非晶性形状記憶性ポリマー、低結晶性形状記憶性ポリマーおよび半結晶性形状記憶性ポリマーは、ＪＩＳＫ７１２２による結晶融解に伴う潜熱が２．１Ｊ／ｇ以下の樹脂であることが好ましい。

形状記憶性ポリマーとしては、ポリエステル、スチレン系樹脂、ポリカーボネート、ポリチオエーテル、ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、オレフィン系樹脂、ポリフェニレンサルファイドなどが使用される。
ポリエステルとしては、非晶性ポリエチレンテレフタレート、半結晶性ポリエチレンナフタレートもしくは低結晶性ポリエチレンナフタレートが好適である。非晶性ポリエチレンテレフタレートの損失正接ピーク温度は、約７０℃である。半結晶性ポリエチレンナフタレートは、非晶性ポリエチレンテレフタレートより約４０℃程度高い損失正接ピーク温度を有し、その損失正接ピーク温度は、約１１０℃である。そして、両者は、相溶性を有する。

また、形状記憶性樹脂は、動的粘弾性測定における損失正接値のピークとなる第１の損失正接ピーク温度を有する第１の形状記憶性ポリマーと、第１の形状記憶性ポリマーと相溶性を有し、かつ動的粘弾性測定における損失正接値のピークが第１の損失正接ピーク温度よりも高い第２の損失正接ピーク温度を有する第２の形状記憶性ポリマーとの混合物からなるものであることが好ましい。
そして、第１の形状記憶性ポリマーおよび第２の形状記憶性ポリマーは、両者が相溶性を有する熱可塑性樹脂が選択される。また、第２の形状記憶性ポリマーは、第１の損失正接ピーク温度よりも高い損失正接ピーク温度を有するものが選択される。第１の形状記憶性ポリマーの損失正接ピーク温度としては、５０〜１６０℃程度のものが好ましく、第２の形状記憶性ポリマーの損失正接ピーク温度としては、９０〜２２０℃程度のものが好ましい。そして、第１の形状記憶性ポリマーと第２の形状記憶性ポリマーの損失正接ピーク温度の差は、３０〜１００℃程度であることが好ましい。また、本発明の形状記憶性樹脂組成物の損失正接ピーク温度は、７０〜２００℃程度であることが好ましい。

形状記憶性樹脂組成物における第１の形状記憶性ポリマーおよび第２の形状記憶性ポリマーの配合量（配合比）は、形状記憶性樹脂組成物の目標損失正接ピーク温度、第１の形状記憶性ポリマーおよび第２の形状記憶性ポリマーの損失正接ピーク温度によって定まるものであり、一義的なものではないが、形状記憶性樹脂組成物における第１の形状記憶性ポリマーと第２の形状記憶性ポリマーの重量比は、１０：２〜２：１０程度が好ましく、より好ましくは、１０：４〜４：１０である。

そして、第１の形状記憶性ポリマーおよび第２の形状記憶性ポリマーは、相溶性を有する熱可塑性樹脂が選択される。このため、第１の形状記憶性ポリマーおよび第２の形状記憶性ポリマーは、上記の形状記憶性ポリマーより、同系統の２種のポリマーを選択することが好ましい。
本発明に用いられる形状記憶性樹脂組成物における第１の形状記憶性ポリマーと第２の形状記憶性ポリマーとの組合せは、第１のポリエステルと第１のポリエステルと異なる第２のポリエステルの組合せであることが好適である。特に、第１の形状記憶性ポリマーと第２の形状記憶性ポリマーとの組合せは、非晶性ポリエチレンテレフタレートと半結晶性ポリエチレンナフタレートであることが好適である。この組合せによる形状記憶性樹脂組成物は、高い形状復元性を有するとともに、狭いガラス遷移温度領域を有する。狭いガラス遷移温度領域を有するため、形状記憶性樹脂組成物の損失正接ピーク温度を若干超える程度に加熱することにより、記憶形状に復元するので、復元のための加熱効率が良好であるとともに、ガラス遷移温度領域未満における不測の形状復元を起こすことがなく、形状保持および形状復元のための温度管理が容易なものとなる。また、非晶性ポリエチレンテレフタレートを用いることにより、工業的にマテリアル・リサイクルが可能である。

非晶性ポリエチレンテレフタレートとしては、例えば、ジオール成分の５０モル％以上がエチレングリコールであるジオールと、ジカルボン酸成分の５０モル％以上がテレフタル酸またはそのアルキルエステルであるジカルボン酸類を重縮合して得られるホモポリマー、コポリマーまたはこれらの混合物であり、コポリマーとしては、例えば全カルボン酸類の５０モル％以下の範囲で他のジカルボン酸、例えばイソフタル酸あるいはハロゲン化テレフタル酸を共重合したものや、全ジオールの５０モル％以下の範囲でポリ（アルキレングリコール）具体的にはジエチレングリコールを共重合したものまたは、Ｃ３〜Ｃ１２のアルキレングリコール、例えば、１，４−シクロヘキサンジメタノールを共重合したものが挙げられる。例えば、イーストマンケミカル社製の商品名「ＰＥＴＧ６７６３」（テレフタル酸からなるジカルボン酸成分と、３０モル％の１,４−シクロヘキサンジメタノールと７０モル％のエチレングリコールからなるジオール成分とを共重合したコポリエステル）、および商品名「Ｐｒｏｖｉｓｔａ」（テレフタル酸からなるジカルボン酸成分と、３０モル％の１,４−シクロヘキサンジメタノールと７０モル％のエチレングリコールからなるジオール成分と、極めて少量の第３成分を共重合した溶融粘度が高いコポリエステル）として市販されている。
ポリエチレンナフタレートとしては、エチレン−２，６−ナフタレート繰り返し単位から主としてなるが、それ以外にも以下に示すような成分を２０モル％を超えない範囲で共重合成分として含んでいても良い。かかる共重合の酸成分としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸があげられる。また、該共重合のジオール成分としては、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブチレングリコール、１，６−ヘキサメチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等の脂肪族のジオールがあげられる。かかる共重合成分の共重合量は好ましくは１０モル％以下である。

スチレン系樹脂としては、ポリスチレン、アクリロニトリルとスチレンとの共重合体であるＡＳ樹脂、アクリロニトリルとブタジエンとスチレンとの共重合体であるＡＢＳ樹脂、アクリロニトリルとＥＰＤＭとスチレンとの共重合体であるＡＥＳ樹脂などがある。
ポリカーボネートとしては、芳香族ポリカーボネート、脂肪族ポリカーボネート、脂肪族−芳香族ポリカーボネート等が挙げられる。
ポリイミドは、例えば、ピロメリット酸二無水物を１〜８０モル％、及び、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を９９〜２０モル％含む芳香族テトラカルボン酸二無水物と、芳香族ジアミンである４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニルを重縮合し、得られたポリアミック酸を脱水することにより製造される。

ポリフェニレンエーテルとしては、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２，６−ジエチル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２，６−ジプロピル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２−メチル−６−イソプロピル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２，６−ジメトキシ−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２，６−ジクロロメチル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２，６−ジフェニル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２，６−ジニトリル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２，６−ジクロル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２，５−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）などが挙げられる。

オレフィン系樹脂としては、炭素数２〜１４のα−オレフィンと少なくとも１種の環状オレフィンとの共重合体が好ましい。炭素数２〜１４のα−オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、３−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ペンテン、３−エチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ヘキセン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、４−エチル−１−ヘキセン、３−エチル−１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラドデセン等が挙げられる。環状オレフィンとしては、ビシクロ［２．２．１］ヘプトー２エン誘導体、テトラシクロ［４．４．０．１２．５．１７．１０］−３−デセン誘導体、ヘキサシクロ［６．６．１３．６．１１０．１３．０２．７．０９．１４］−４−ヘプタデセン誘導体、オクタシクロ［８．８．０．１１２．９．１４．７．１１１．１８．１１３．１６．０３．８．０１２．１７］−５−ドコセン誘導体、ペンタシクロ［６．６．１．１３．６．０２．７．０９．１４］−４−ヘキサデセン誘導体、ヘプタシクロ−５−イコセン誘導体、ヘプタシクロ−５−イコセン誘導体、ヘプタシクロ−５−ヘンエイコセン誘導体、トリシクロ［４．３．０．１２．５］−３−デセン誘導体、トリシクロ［４．３．０．１２．５］−３−ウンデセン誘導体、ペンタシクロ［６．５．１．１３．６．０２．７．０９．１４］−４−ペンタデセン誘導体、ペンタシクロペンタデカジエン誘導体、ペンタシクロ［４．７．０．１１２．５．０８．１３．１９．１２］−３−ペンタデセン誘導体及びノナシクロ［９．１０．１．１４．７．１１３．２０．１１５．１８．０２．１０．０１２．２１．０１４．１９］−５−ペンタコセン誘導体等を挙げることができる。α−オレフィンと上記の少なくとも１種の環状オレフィンとの重合方法としては、炭化水素溶媒（例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン等）中で、例えばバナジウム化合物、有機アルミニウム化合物等の触媒を用いて行う方法が好ましいものとして例示できるが、特に制限はない。

また、形状記憶性樹脂（または形状記憶性樹脂組成物）は、ガラス繊維または炭素繊維を含有していることが好ましい。ガラス繊維または炭素繊維を含有させることにより、記憶形状への形状復元率が良好となる。さらには、このような繊維を添加することにより、回復時における熱膨張に起因する変形の発生を抑えることができ、回復後の寸法安定性も良好となる。

また、本発明において使用される形状記憶性樹脂は、形状記憶特性およびガラス転移温度に顕著な影響を与えない範囲で、無機フィラー、有機フィラー、補強材、着色剤、安定剤（ラジカル捕捉剤、酸化防止剤など）、抗菌剤、防かび剤、難燃剤などを、必要に応じて添加してもよい。無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、タルク、砂、粘土、鉱滓などを使用できる。有機フィラーとしては、ポリアミド繊維や植物繊維などの有機繊維を使用できる。補強材としては、炭素繊維、ポリアミド繊維、ポリアリレート繊維、針状無機物、繊維状フッ素樹脂などを使用でき、上述したガラス繊維も補強材として機能する。
そして、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体としては、上述したようなナットに限定されるものではなく、各種の雌型締結体であってもよい。雌型締結体としては、頭部を持たないスタッドナット、ねじであってもよい。

次に、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の製造方法について説明する。
本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の製造方法は、上述した形状記憶性樹脂製雌型締結体の製造方法である。
本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の製造方法は、形状記憶性樹脂を射出成形することにより、雌ねじ部を持たないねじ穴を有する締結機能消失形態時（第２形態時）の形状を備える締結体基材を成形する工程と、形状記憶性樹脂性雌型締結体の形状回復温度以下の温度条件にて、締結体基材を外方より圧縮してねじ穴内径の縮径化もしくは変形化ならびにねじ穴内面への雌ねじ部の形成を行う塑性変形工程とを行うものである。
製造される形状記憶性樹脂製雌型締結体（ナット）は、上述したとおりである。

最初に、形状記憶性樹脂を射出成形することにより、雌型締結体基材を成形する。成形される雌型締結体基材は、最終的に製造される形状記憶性樹脂製雌型締結体より、内径、外径がともに大きいリング状のものであり、かつねじ穴を備えるもののねじ穴の内面に雌ねじ部を持たないものである。
そして、雌型締結体基材を外方より圧縮してねじ穴内径の縮径化もしくは変形化ならびにねじ穴内面への雌ねじ部を形成する塑性変形工程を行う。この工程は、締結体基材を構成する形状記憶性樹脂の損失正接ピーク温度以下の条件下にて行われる。

具体的には、雌型締結体基材のねじ穴内に、外面にねじ溝形成用の複数のリブを有する転造タップを挿入し、転造タップを挿入した状態にて、雌型締結体基材を外方よりプレスもしくは転造プレスする。これにより、雌型締結体基材は、外径および内径ともに縮径し、かつ、伸張する。そして、ねじ穴内には、ねじ溝が形成される。
そして、塑性変形工程における雌ねじ部の形成は、上述のように転造タップを用いて行うことが好ましい。また、塑性変形工程における締結体基材を外方より圧縮してねじ穴内径の縮径化もしくは変形化と前記雌ねじ部の形成は、同時に行うことが作業効率上で好ましい。しかし、塑性変形工程は、締結体基材を外方より圧縮することにより行うねじ穴内径の縮径化もしくは変形化工程と、縮径化もしくは変形化工程の後に、雌ねじ部の形成工程を行うものであってもよい。

図１は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の正面図である。 図２は、図１に示した形状記憶性樹脂製雌型締結体の平面図である。 図３は、図１のＥ−Ｅ線断面図である。 図４は、図１のＦ−Ｆ線断面図である。 図５は、図１に示した形状記憶性樹脂製雌型締結体の第２形態発現時の正面図である。 図６は、図５のＧ−Ｇ線断面図である。 図７は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の第２形態発現時の断面図である。 図８は、図７のＨ−Ｈ線断面図である。 図９は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の正面図である。 図１０は、図９のＩ−Ｉ線断面図である。 図１１は、図９のＪ−Ｊ線断面図である。 図１２は、図９に示した形状記憶性樹脂製雌型締結体の第２形態発現時の正面図である。 図１３は、図１２のＫ−Ｋ線断面図である。 図１４は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の第２形態発現時の正面図である。 図１５は、図１４のＬ−Ｌ線断面図である。 図１６は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の正面図である。 図１７は、図１６のＭ−Ｍ線断面図である。 図１８は、図１６のＮ−Ｎ線断面図である。 図１９は、図１６に示した形状記憶性樹脂製雌型締結体の第２形態発現時の正面図である。 図２０は、図１９のＯ−Ｏ線断面図である。 図２１は、本発明の形状記憶性樹脂製雌型締結体の他の実施例の正面図である。 図２２は、粘弾性測定による損失正接の算出過程を説明するための説明図である。

４０ 形状記憶性樹脂製雌型締結体（第１形態）
４２ ねじ穴
４３ 雌ねじ部

Claims (10)

1. ねじ穴の内面に形成された雌ねじ部を有する形状記憶性樹脂製雌型締結体であって、
   前記形状記憶性樹脂製雌型締結体は、前記ねじ穴に、向かい合うように２つもしくは該ねじ穴の中心軸に対してほぼ等角度となるよう設けられた複数の短径部と、前記短径部間に位置する複数の長径部と、少なくとも前記複数の短径部の内面に形成された前記雌ねじ部とを備える第１形態と、所定温度以上に加温されることにより発現する第２形態とを有するものであり、該第２形態では、前記ねじ穴は、前記短径部における半径より大きく、かつ、前記長径部における半径より小さい半径を有する円状となることを特徴とする形状記憶性樹脂製雌型締結体。
2. 前記形状記憶性樹脂製雌型締結体は、前記第２形態では、前記雌ねじ部が実質的に消失するものである請求項１に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
3. 前記形状記憶性樹脂は、動的粘弾性測定における損失正接値のピークとなる第１の損失正接ピーク温度を有する第１の形状記憶性ポリマーと、前記第１の形状記憶性ポリマーと相溶性を有し、かつ動的粘弾性測定における損失正接値のピークが前記第１の損失正接ピーク温度よりも高い第２の損失正接ピーク温度を有する第２の形状記憶性ポリマーとの混合物からなるものである請求項１または２に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
4. 前記形状記憶性樹脂は、非晶性ポリエチレンテレフタレートと、非晶性ポリエチレンナフタレート、低結晶性形状記憶ポリエチレンナフタレートもしくは半結晶性ポリエチレンナフタレートとの混合物である請求項３に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
5. 前記形状記憶性樹脂は、非晶性形状記憶性ポリマーである請求項１または２に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
6. 前記非晶性形状記憶性ポリマーは、非晶性ポリエステル、非晶性スチレン系樹脂、ポリカーボネート、ポリチオエーテル、非晶性ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、全芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、非晶性オレフィン系樹脂、ポリフェニレンサルファイドからなる群より選択された少なくとも１種のものである請求項５に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
7. 前記形状記憶性樹脂は、非晶性ポリエチレンテレフタレート、非晶性ポリエチレンナフタレート、低結晶性形状記憶ポリエチレンナフタレートもしくは半結晶性ポリエチレンナフタレートのいずれかである請求項１または２に記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
8. 前記雌型締結体は、ナットまたは袋ナットである請求項１ないし７のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
9. 前記第２形態となる前記所定温度は、５０℃〜１６０℃である請求項１ないし８のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。
10. 前記形状記憶性樹脂は、ガラス繊維もしくは炭素繊維を含有している請求項１ないし９のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雌型締結体。

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