JPH07224824A

JPH07224824A - 潤滑剤を付着させたボルトセット

Info

Publication number: JPH07224824A
Application number: JP1607494A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Yamana; 敏之山名; Eiji Nagasaki; 英二長崎
Original assignee: SHINKO BOLT KK
Current assignee: SHINKO BOLT KK
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】温度、配合割合、粒径、付着量等の変化にお
いても変動が小さく、総合的にトルク係数値の安定性の
高いボルトセットを得ること。【構成】潤滑油、例えば鉱物油を基剤とし含水硅酸塩
岩石の粉末を混合剤とした潤滑剤を高力ボルトの表面に
塗布する。含水硅酸塩岩石は、マイカ，タルク、長石、
カオリン、ベントナイトの何れかである。含水硅酸塩岩
石の最適濃度は略５％（ｗｔ）、単位面積当たりの最適
付着量は略０．０００６ｇ／ｃｍ^２である。実質的な応
用可能範囲は含水硅酸塩岩石の濃度が略１％（ｗｔ）〜
２０％（ｗｔ）、粒径が略１μｍ〜１１０μｍ、単位面
積当たりの付着量が略０．０００５ｇ／ｃｍ^２〜０．０
１５ｇ／ｃｍ^２である。図１は、取得データをグラフ化
したものであり、グラフ１が従来処理、グラフ２が含水
硅酸塩岩石の５％（ｗｔ）濃度の潤滑剤を塗布処理した
各サンプルボルトのトルク係数値の温度特性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潤滑剤を付着させたボ
ルトセットに係わり、特に、定トルク係数値を有するボ
ルトセットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の鋼構造物の高層化，耐震性，柔軟
向上等に併行して、構造物の組立に用いるボルト・ナッ
ト等の部品に対する性能向上の要求が高まっている。ボ
ルト・ナットには各種の型式および機能を有するものが
あるが、構造物におけるボルト・ナットの重要な要件
は、締付け軸力が所定の適正値に維持されることであ
る。この軸力の適正値維持のためには、締め付けトルク
値とトルク係数値とを常に適正値とする必要がある。特
に、最近の鋼構造物には高力ボルトが多用される傾向に
あり、これら構造物をより強固なものとするためには、
個々のボルトの軸力が均等であることが要求される。

【０００３】ボルトの軸力を均等に保つ方法に、トルク
メータによる締め付け力の管理・制御、電動式の定トル
ク締め付け機の利用等がある。構造物の組立において
は、目標トルク値を締付機に設定することによって軸力
の管理を行っている高力六角ボルトと、ボルト自身で締
め付けトルクを管理するトルシア形高力ボルトがある。
このトルシア形高力ボルトの外観例を図６および図７に
示している。

【０００４】トルシア形高力ボルトとは、ボルトねじ先
端に破断溝５と締め付けトルクの反力を受け持つピンテ
ール１部を有する丸頭ボルト３と六角ナット２および平
座金４の各部品からなる高力ボルトである。締め付けは
電動専用レンチを使用し、締め付けの反力をピンテール
１にとり、ナット４を回転させ所定のトルクに達すると
ピンテール基部の破断溝５がねじり破断して、一定の締
め付けトルクを与えるようになっている。この締め付け
力を安定させるためには、トルク係数値の変動が少ない
こと、製品強度の変動が少なくかつ破断溝の製品精度が
確保されることが条件となる。

【０００５】これらの何れにおいても、ボルトの軸方向
に発生する張力を所定の値に管理するためには、トルク
係数値を適正値に維持しなければならない。このトルク
係数値ｋとは、軸力Ｎ（ｋｇ）とトルクＴ（ｋｇｍ）
およびボルトネジ外径の基準寸法ｄ（ｍ）とから、ｋ＝
Ｔ／（ｄ・Ｎ）で求められる値である。

【０００６】トルク係数値の変動を少なくする方法とし
ては、ボルトセットに潤滑処理を施すことであり、従来
の代表的な処理方法は、ボルトの表面を燐酸亜鉛処理後
に脂肪酸石鹸処理を行うものがある。この従来の潤滑処
理の対温度特性を本発明の特性と比較して、図１に示し
ている。図１のグラフから明かなように、従来の潤滑処
理の対温度特性は安定性に欠けている。この不安定の原
因は、ボルトセットの表面粗さ，有効直径，打痕等の影
響も受けるが、最も大きな影響はトルク係数値がそれら
の表面に塗布される潤滑剤の摩擦係数とその温度による
変動に大きく依存するからである。また、トルク係数値
を安定させるための表面処理剤が締め付け時の温度や経
時等によって変質し、トルク係数値を変動させ、最終的
な締め付け軸力を変動させるためである。

【０００７】トルク係数値の安定化を試みた従来技術
に、特公昭５５−３２７５８号公報がある。これは、潤
滑剤として黒鉛，エチレン酢酸ビニル共重合体およびス
テアリン酸ナトリウムを配合したものを用いている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記安
定化を試みた従来技術例の一の配合剤である黒鉛は、潤
滑剤の基剤となる潤滑油となじみ難く、従ってボルト，
ナット，座金の表面にまぶしたように浮き出してしま
い、容易に飛散するという難点がある。また、黒鉛は製
造手順によって物性が変わる特性を有しており、潤滑性
能を工業的に安定させることが難しい。従って、黒鉛を
配合剤とした潤滑剤においては、被塗布物との接着性を
良くするためにエチレン酢酸ビニル共重合体等のいわゆ
るノリ剤を必要とする。また、この潤滑剤を塗布したボ
ルトセットのトルク係数値が、配合する黒鉛の製造方
法，粒径，配合割合およびボルト表面への付着量により
影響を受け易く、工業的に潤滑性能を安定させ難いとい
う欠点がある。この関係の詳細は、上記公告公報第３頁
第８行〜第１７行の記載および本発明の実施例の効果を
対比するために黒鉛を混合剤とした場合の図５の試験デ
ータ（この実験データについては「実施例」の欄で詳述
する）からも知られ、配合剤の種類・割合等により変わ
る対温度特性の微妙なバランス調整によって成り立って
いる。

【０００９】一方、含水珪酸塩岩石は粘土鉱物とも呼ば
れているもので、その名称からも類推できるように、水
との親和性が高く、高力ボルトセットに対して一般的に
用いられている水溶性の潤滑剤、たとえばステアリン酸
ナトリウムや乳化型の水溶性潤滑剤によくなじみ、乾燥
後の固着性は良好であり、黒鉛のように容易に飛散する
ことがなく、潤滑性能は安定している。

【００１０】本発明は、温度の影響のみでなく、配合割
合，粒径等の影響も受け難く、トルク係数値の総合的な
安定度の高いボルトセットを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の潤滑剤を付着させたボルトセットは、ボル
ト、ナットおよび座金の少なくとも一の表面が、潤滑油
に含水硅酸塩岩石の粉末を含んでなる潤滑剤で被覆され
たことを特徴としている。

【００１２】また、上記の含水硅酸塩岩石の最適濃度は
略５％（ｗｔ），単位面積当たりの最適付着量は略０．
０４６ｇ／ｃｍ^２であり、実質的な応用範囲は含水硅酸
塩岩石の濃度が潤滑剤中の略１％（ｗｔ）〜２０％（ｗ
ｔ），好ましい含水硅酸塩岩石の濃度範囲は略５％（ｗ
ｔ）〜１０％（ｗｔ），粒径が略１μｍ〜１１０μｍ，
単位面積当たりの付着量が略０．００９１ｇ／ｃｍ^２〜
０．１８３ｇ／ｃｍ^２である。

【００１３】なお、上記の含水硅酸塩岩石は、鉱物学的
分類における一連の岩石、例えばマイカ，タルク，長
石，カオリンまたはベントナイトなどのことを言うが、
これら岩石の何れかの１以上とし、ボルトは、トルシア
形高力ボルトを用いるとよい。

【００１４】

【作用】本発明の潤滑剤を付着させたボルトセットによ
れば、ボルト，ナットおよび座金の少なくとも何れか一
の表面が、含水硅酸塩岩石の粉末を含んだ潤滑剤で被覆
されているため、得られるトルク係数値の対温度変動が
縮小される。

【００１５】

【実施例】次に添付図面を参照して本発明による潤滑剤
を付着させたボルトセットの実施例を詳細に説明する。
図１および図２を参照すると本発明の潤滑剤を付着させ
たボルトセットが適用される実施例の特性グラフが示さ
れている。以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。尚、図１および図２のグラフの
実施例の詳細データは、図３の表に掲示されている。

【００１６】本発明の実施例は下記の条件に基づいたも
のである。

【００１７】１）サンプルボルト；Ｍ２２×８０２）潤滑剤；潤滑油と含水硅酸塩岩石の粉末と
の混合液３）塗布方法；浸漬塗布上記の条件をより具体的に述べれば、１）に記載のサン
プルボルトＭ２２×８０はトルシア形高力ボルトの１種
類である。２）に記載の潤滑剤は、基剤である潤滑油に
含水硅酸塩岩石の粉末とを混合した混合液である。含水
硅酸塩岩石の具体例は、マイカ，タルク，長石，カオリ
ンまたはベントナイトの何れかの１または２以上の粉末
である。上記の潤滑剤のみ、または、潤滑剤を懸濁させ
たものを用いて、ナットの浸漬，ボルトの表面に塗布・
吹き付け等により潤滑剤を付着させる。

【００１８】図１は、既述のように本発明の実施例と、
従来例の特性を比較表示したグラフである。グラフに示
す従来の処理方法は、ボルトの表面を燐酸亜鉛処理後に
脂肪酸石鹸処理（ボンデライト・ボンダリューベ）を行
ったものである。これに対し図１および図２に示した実
施例は、上記の条件において、更に、含水硅酸塩岩石の
混合濃度を変えている。測定点は、０℃，室温（ＲＴ）
および６０℃の３点である。また、縦軸がトルク係数
値，横軸が温度［℃］を表し、折れ線はサンプル数，ｎ
＝５，の平均値を示している。

【００１９】従来の処理例１は、最大トルク係数値
（０．１４９／０℃）〜最小トルク係数値（０．１００
／６０℃）である。これに対し，例えば実施例２の長石
（Ｋ１；５サンプル）において，最大トルク係数値
（０．１３４／０℃）〜最小トルク係数値（０．１２９
／６０℃）である。両者の温度変化率を比較してみる
と、従来例が５．５％／１０℃であるのに対し実施例は
０．６２％／１０℃であり、約１／１０に縮小されてい
る。

【００２０】図１のグラフ２のＫ１，Ｂ１，Ｍ１は、図
３の（１）含水硅酸塩岩石５％（ｗｔ）の最上段、図２
のグラフＫ２，Ｂ２，Ｍ２は、図３の（２）含水硅酸塩
岩石１０％（ｗｔ）の中段、図２のグラフＢ３は、図３
の（３）含水硅酸塩岩石２０％（ｗｔ）の下段のデータ
の平均値を各々表している。

【００２１】上記の特性を有する実施例のサンプルボル
トへの付着剤は、下記の構成となっている。潤滑剤は、
含水硅酸塩岩石の濃度により分類しており、図３の上段
より５％（ｗｔ），１０％（ｗｔ），２０％（ｗｔ）の
３段階としている。２０％（ｗｔ）は、実質的な上限値
を確認する目的で実施している。下限値は１％（ｗｔ）
程度であり、実質的な応用可能範囲は、１％（ｗｔ）〜
２０％（ｗｔ）といえる。図１から図３の記号Ｋ，Ｂ，
ＺはそれぞれＫ；長石，Ｂ；ベントナイト，Ｚ；マイカ
を表しており、実施例における潤滑油と混合された含水
硅酸塩岩石の粉末の粒径は，略１μｍ〜１１０μｍ，で
ある。

【００２２】その他の含水硅酸塩岩石、タルク，カオリ
ンも上記３例と同様の結果であり掲示を省略する。上記
岩石の粉末は一般的な加工手順により得られたものであ
る。尚、潤滑剤の濃度とサンプルボルトの単位面積当た
りの付着量は下記の通りである。

【００２３】１）潤滑剤濃度５％時の付着量；０．０
４６ｇ／ｃｍ^２２）潤滑剤濃度２０％時の付着量；０．１８２ｇ／ｃｍ
^２上記において、潤滑剤濃度とは含水硅酸塩岩石混合量の
重量割合をいう。試験条件は、サンプル数５、上記のボ
ルト表面へ浸漬塗布、温度条件０℃，室温（ＲＴ），６
０℃の３段階においてデータを取得した。これらのデー
タをまとめたものが、図３の表であり、平均値と変動係
数（ＣＶ）を併記している。

【００２４】上記のデータをまとめると下記の結論が得
られる。

【００２５】１）潤滑効果を増大した適切なトルク係数
値が容易に得られる。

【００２６】２）温度変化によるトルク係数値の変動が
縮小される。

【００２７】３）潤滑剤の粒径のトルク係数値に及ぼす
影響が小さい。

【００２８】４）配合割合のトルク係数値に及ぼす影響
が小さい。

【００２９】５）処理表面への付着量のトルク係数値に
及ぼす影響が小さい。

【００３０】６）特性の平坦性および安定性の一番良い
条件は、潤滑剤濃度（含水硅酸塩岩石混合量）５％（ｗ
ｔ），含水硅酸塩岩石の付着量０．０４６ｇ／ｃｍ^２の
Ｋ１またはＢ１である。しかし、全てのサンプル（３５
サンプル）がＪＩＳ規格値（ＪＩＳＢ１１８６Ａ：
０．１１０〜０．１５０）に収まっている。

【００３１】７）製品の特性の管理が容易となる。

【００３２】なお、黒鉛を混合した潤滑剤の特性試験も
実施した。図５は特性試験のデータを表にまとめたもの
であり、図４はこのデータをグラフに表したものであ
る。

【００３３】試験の条件は、上記実施例の場合と基本的
に同一条件である。同一の潤滑油を基剤とし、黒鉛が２
０％（ｗｔ），１５％（ｗｔ），５％（ｗｔ）の３種類
である。また、黒鉛の粒径は３０μｍ以下，７４μｍ以
下の２種類を用いた。

【００３４】試験の特性は、図４のグラフから明らかな
ように、上記の含水硅酸塩岩石を混合した場合と比較し
て温度変化に対するトルク係数値の安定性が劣ってい
る。また、室温（ＲＴ）において、ＪＩＳ規格値（ＪＩ
ＳＢ１１８６Ａ：０．１１０〜０．１５０）を逸脱
している。よって黒鉛は、潤滑油に対する定トルク用の
混合剤として含水硅酸塩岩石より劣る。

【００３５】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
潤滑剤を付着させたボルトセットは、ボルト，ナットお
よび座金の少なくとも何れか一の表面を、含水硅酸塩岩
石の粉末を潤滑油と混合した潤滑剤で被覆することとし
ているため、トルク係数値が適切な値となり、温度変化
による変動が縮小される。また、混合剤の粒径・配合割
合によって受ける影響が黒鉛より小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の潤滑剤を付着させたボルトセットの実
施例の温度変化に対するトルク係数値を示した第１のグ
ラフであり、従来例との比較において表している。

【図２】本発明の潤滑剤を付着させたボルトセットの実
施例の温度変化に対するトルク係数値を示した第２のグ
ラフである。

【図３】図１および図２のグラフに対応するデータの表
である。

【図４】図１に相当するグラフであり、黒鉛を混合剤と
した潤滑剤の温度変化に対するトルク係数値を示してい
る。

【図５】図４のグラフに対応するデータの表である。

【図６】従来の高力ボルトの正面図である。

【図７】従来の高力ボルトの動作を説明するためのボル
トセットの正面図である。

【符号の説明】

１ピンテール、２ナット、３ボルト、４ナット、５破断溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボルト、ナットおよび座金の少なくとも
一の表面が、潤滑油に含水硅酸塩岩石の粉末を含んでな
る潤滑剤で被覆されたことを特徴とする潤滑剤を付着さ
せたボルトセット。
【請求項２】前記含水硅酸塩岩石の濃度は潤滑剤中の
略１％（ｗｔ）〜２０％（ｗｔ）であることを特徴とす
る請求項１記載の潤滑剤を付着させたボルトセット。
【請求項３】前記含水硅酸塩岩石の粒径は略１μｍ〜
１１０μｍであることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の潤滑剤を付着させたボルトセット。
【請求項４】前記含水硅酸塩岩石の単位面積当たりの
付着量は略０．００９１ｇ／ｃｍ^２〜０．１８３ｇ／ｃ
ｍ^２であることを特徴とする請求項１から請求項３のい
ずれか１項に記載の潤滑剤を付着させたボルトセット。
【請求項５】前記含水硅酸塩岩石は、鉱物学的分類に
おける一連の岩石、例えばマイカ，タルク，長石，カオ
リンまたはベントナイトなどのことを言うが、これら岩
石の何れかの１以上であることを特徴とする請求項１か
ら請求項４のいずれか１項に記載の潤滑剤を付着させた
ボルトセット。
【請求項６】前記ボルトは、トルシア形高力ボルトで
あることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか
１項に記載の潤滑剤を付着させたボルトセット。