KR101163126B1 - 나사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나사부에 상온의 대기 중에서 일정한 기간 점성을 유지할 수 있는 아크릴 공중합체를 함유한 점착제층이 도포되기 때문에, 체결과정에서 발생하는 칩(chip, 부스러기)이 주변으로 탈락되는 것을 방지할 수 있고, 또 체결 후에는 풀림현상을 방지할 수 있는 나사를 제공한다.

Description

나사{Screw}

본 발명은 체결요소의 한 종류인 나사에 관한 것이다.

일반적으로, 나사는 나사부와 머리부를 포함하고 나사구멍 또는 너트에 결합되어 체결대상을 서로 체결시킨다.

나사를 이용한 체결과정에서, 나사의 나사부는 나사구멍 또는 너트의 암나사와 마찰하면서 부스러기, 즉 칩(chip)(분말상일 수 있다)을 발생시키고, 이렇게 발생한 칩은 주변에 탈락된다. 체결대상(제품)에 따라서는, 탈락하는 칩은 주변의 동력전달계통 또는 전자회로나 영상장치 상에 낙하될 수 있는데, 동력전달계통에서는 작동불량(예를 들면, 짝을 이루는 소형 기어에 칩이 끼임에 따른 기어의 오작동)을 일으킬 수 있고, 전자회로에서는 쇼트(short)를 유발하거나 심각한 경우 화재 또는 폭발사고로 이어질 수 있으며, 영상장치에서는 화면 상에 반점을 발생시키는 등 영상장치의 불량을 초래할 수 있다.

이와 같은 문제점을 유발하는 칩은 제품의 경량화를 위하여 제품을 연질재료로 이루는 최근의 추세로 인하여 나사의 체결 시마다 많은 양이 발생하고 있고, 특히 태핑나사(self-tapping screw)(일반적으로, 나사를 돌림에 따라 스스로 구멍을 파면서 들어가는 나사)를 사용하는 때에 많이 발생된다.

따라서, 나사의 체결과정에서 부득이하게 발생하는 칩에 기인하는 문제점 발생이 없도록 칩을 효과적으로 처리하기 위한 방안 마련이 시급히 요구되고 있는 것이 현재의 실정이다.

본 발명의 목적은 체결과정에서 발생되는 칩이 주변으로 탈락되는 것을 방지할 수 있는 나사를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 나사는 나사산을 가지는 나사부가 구비된 나사 본체와; 상기 나사부의 표면 일부 또는 전체에 도포되며 상온의 대기 중에서 일정한 기간 점성을 유지할 수 있는 아크릴 공중합체가 포함된 점착제층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 점착제층은 상기 나사부의 전체 길이에 대하여 상기 나사부의 선단으로부터 20% 이내 부분에 도포될 수 있다.

상기 점착제층은 상기 나사부에 상기 아크릴 공중합체와 용제를 포함하는 점착제 조성물을 도포한 후 건조시킴으로써 제조될 수 있다.

상기 아크릴 공중합체는 아크릴산-에틸렌 공중합체(Acrylic acid-Ethylene Copolymer) 또는 아크릴아마이드-아크릴산 공중합체(Acrylamide-Acrylic acid Copolymer)일 수 있다.

상기 점착제 조성물에서 상기 용제는 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 톨루엔(toluene) 및 메틸 알코올(methyl alcohol)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 점착제 조성물은, 상기 아크릴 공중합체 35중량% ~ 45중량%, 상기 에틸 아세테이트 25중량% ~ 35중량%, 상기 톨루엔 20중량% ~ 30중량% 및 상기 메틸 알코올 2중량% ~ 8중량%로 조성될 수 있다.

본 발명에 따른 나사는 상기 점착제층의 표면 일부 또는 전체에 피복되어 상기 점착제층을 보호하는 보호층을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 보호층은 퍼클로로에틸렌(perchloroethylene) 또는 부톡시에톡시 에탄올(butoxyethoxy ethanol)을 포함하여 일정한 점성을 가지는 액상층일 수 있다.

본 발명에 따르면, 나사부에 도포되며 상온의 대기 중에서 일정한 기간 유지되는 점성을 가지는 점착제층에 의하여 체결과정에서 발생하는 칩이 주변으로 탈락되는 것을 방지할 수 있고, 체결 후에는 풀림현상을 방지할 수 있다.

또한, 점착제층을 구성하는 점착제 조성물의 아크릴 공중합체가 아크릴산-에틸렌 공중합체 또는 아크릴아마이드-아크릴산 공중합체이고, 점착제 조성물의 용제가 에틸 아세테이트, 톨루엔 및 메틸 알코올을 포함하므로 점착제층의 점성을 장기화 및 적정화할 수 있다.

또한, 점착제층에 피복된 보호층에 의하면 점착제층을 보호할 수 있다. 그리고, 보호층이 점성을 가지는 액상층이기 때문에, 체결 시에 점착제층을 자연스럽게 노출시킬 수 있다. 또, 액상층에 의하면, 체결과정에서 발생하는 칩은 유동성이 저하되고, 이미 피복재의 점착제층에 점착된 칩은 탈락이 재차 방지되기 때문에, 점착제층에 칩을 확실이 점착시킬 수 있고, 칩이 주변으로 탈락되는 것을 보다 철저히 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 나사가 도시된 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 나사가 도시된 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 나사의 체결과정을 나타낸다.

본 발명에 따른 나사를 살펴보면 다음과 같다. 설명의 편의를 위하여 도 1을 참조하기로 한다. 도 1은 나사의 한 종류인 태핑나사를 나타낸다.

도 1과 같이, 본 발명에 따른 나사는 나사부(2) 및 머리부(3)로 구성된 나사 본체(1)를 포함하는데, 나사부(2)는 둘레면에 길이방향을 따라 나사산이 마련되고, 머리부(3)는 드라이버 비트(driver bit) 따위가 삽입되는 나사돌리개 홈을 가진다.

나사부(2)의 선단부는 그 둘레가 나사부(2)의 선단 측으로 갈수록 점차 축소되는 구조를 가지도록 형성되어, 나사부(2)는 태핑대상에 용이하게 체결된다.

구체적인 도시는 없으나, 나사부(2)의 횡단면은 원형 구조일 수도 있고 비원형 구조(예를 들어, 모서리가 라운드 처리된 삼각형 구조 등)일 수도 있다. 또, 나사부(2)의 나사산에는 그 일부의 높이가 나사부(2)의 나사산이 이루는 최대반경 궤적보다 낮도록 형성하는 릴리프(relief)부가 적어도 한 개 마련될 수 있다. 이러한 릴리프부에 의하면, 나사부(2)는 태핑대상과 체결 시 이 태핑대상과의 사이에 체결과정에서 발생하는 칩이 모이는 칩 캐비티(chip cavity)를 형성한다. 참고로, 복수의 릴리프부를 구비하는 경우, 이들 릴리프부는 나사부(2)의 나사산 길이방향을 따라 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 나사는 나사부(2)의 표면에 도포된 점착제층(4)과 이 점착제층(4)에 피복된 보호층(5)을 더 포함한다.

점착제층(4)은 상온의 대기 중에서 일정한 기간 점성을 유지할 수 있는 아크릴 공중합체를 포함하므로, 나사부(2)와 태핑대상 간의 체결 시 접촉마찰로 인하여 발생하기 마련인 칩(부스러기)은 이 점착제층(4)에 점착되어 주변으로의 탈락이 방지된다. 또, 나사부(2)와 태핑대상 간의 체결 후에는 나사부(2)와 태핑대상이 점착제층(4)을 매개로 서로 점착되므로 나사 본체(1)의 풀림현상이 방지된다. 즉, 점착제층(4)에 의하면 칩 탈락현상을 방지할 수 있고 나사 풀림현상 또한 방지할 수 있는 것이다.

이와 같은 점착제층(4)은 아크릴 공중합체와 용제를 포함하는 점착제 조성물로 구성된다. 보다 구체적으로, 점착제층(4)은 나사부(2)의 표면에 이 점착제 조성물을 일정한 두께로 도포한 후,(나사부의 표면 중 둘레면에 한하여 도포할 수도 있다) 일정한 시간 건조시키는 순으로 제조된다.

점착제 조성물의 건조과정은 용제가 모두(100%) 증발하지 않게 진행(예를 들어, 시간ㆍ온도 등의 건조조건을 적절히 조절)되어, 이 건조과정의 완료 이후 잔류하는 일부 용제는 아크릴 공중합체가 상온의 대기 중에서 점성을 장시간 유지할 수 있게 한다.

아크릴 공중합체의 점성을 상온의 대기 중에서 보다 효과적으로 유지하기 위해서는, 용제는 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 톨루엔(toluene) 및 메틸 알코올(methyl alcohol)을 포함하는 것이 바람직하고, 아울러 점착제 조성물은 아크릴 공중합체 35중량% ~ 45중량%, 에틸 아세테이트 25중량% ~ 35중량%, 톨루엔 20중량% ~ 30중량% 및 메틸 알코올 2중량% ~ 8중량%로 조성하는 것이 아크릴 공중합체의 점성 장기화, 점성 적정화 등을 고려할 때 바람직하다. 이 때, 점성을 필요로 하는 적정한 수준으로 향상시키고자 하는 데에는 아크릴 공중합체가 아크릴산-에틸렌 공중합체(Acrylic acid-Ethylene Copolymer)인 것이 바람직하다. 또는, 이 아크릴산-에틸렌 공중합체가 아닌, 아크릴아마이드-아크릴산 공중합체(Acrylamide-Acrylic acid Copolymer)로 대신할 수도 있다.

보호층(5)은 점착제층(4)의 표면 전체에 일정한 두께로 피복되어(점착제층의 표면 일부에 한하여 피복할 수도 있다) 점착제층(4)을 보호한다. 예를 들면, 이 보호층(5)은 점착제층(4)이 고온(상온 이상)에서 상(相)이 변화되면서 흘러내리는 현상, 나사부(2)와 태핑대상 간의 체결 이전(보관 시 등)에 점착제층(4)에 먼지와 같은 이물질이 점착되는 문제점 등을 방지한다.

바람직하게는, 이와 같은 보호층(5)은 일정한 수준 이상의 외력을 받으면 점착제층(4)이 노출되도록 형상이 변하는 물질로 구성된다. 참고로, 여기에서의 보호층(5)이 받는 외력의 수준이라 함은 나사부(2)와 태핑대상 간의 체결과정에서 발생하는 일반적인 접촉마찰 정도를 말한다.

일례로, 보호층(5)은 유막으로 구성될 수 있다. 이 유막은 점성 부여를 위한 점성제를 함유하여 일정의 점성(평상시에는 점착제층에 유막이 피복된 상태를 유지할 수 있으나, 외력을 받는 경우에는 유막의 형상이 변할 수 있는 수준)을 가진다. 아울러, 유막은 상온의 대기 중에서 경화되는 속도를 지연시키기 위한 경화 지연제 및 시간이 경과함에 따라 점성이 변화되는 현상을 방지하기 위한 점성 유지제를 더 함유한다.

구체적으로, 유막은 점성제로서 퍼클로로에틸렌(perchloroethylene) 또는 부톡시에톡시 에탄올(butoxyethoxy ethanol)을 포함하는 것이 점성 부여와 유막 자체의 유동성 저하 면에서 바람직하다. 그리고, 경화 지연제로는 락트산(lactic acid)을 포함하고, 점성 유지제로는 부틸 카비톨(butyl carbitol)을 포함하는 것이 조성 면에서 볼 때 바람직하다.

이와 같은 유막은, 평상시에는 그 점성에 의하여 점착제층(4)에 피복된 상태를 유지하고 있다가, 나사부(2)와 태핑대상 간의 체결 시에는 그 형상이 자체 유동성 및 나사부(2)와 태핑대상 간 접촉마찰에 의하여 변하면서 적어도 부분적으로 박리되므로, 점착제층(4)은 나사부(2)와 태핑대상 간의 체결과정에서 발생하는 칩 점착이 원활히 이루어질 수 있도록 노출된다.

또한, 유막에 있어서, 점성제에 의해서는 유막이 일정의 점성을 가지게 되므로, 나사부(2)와 태핑대상 간의 체결과정에서 발생하는 칩은 주변으로의 유동성이 저하되어 점착제층(4)에 확실히 점착되고, 이미 점착제층(4)에 점착된 칩은 주변으로의 탈락이 재차 방지된다. 또, 경화 지연제 및 점성 유지제에 의하면, 유막이 시간 경과로 인하여 경화되거나 점성에 변화가 발생되는 것을 방지할 수 있으므로 유막의 점성을 장기간 유지할 수 있다.

다른 예로, 보호층(5)은 타니반 농축액(tarniban concentrate)일 수 있다. 이 타니반 농축액은 주로 변색을 방지하기 위한 용도로 사용되는 것이나, 퍼클로로에틸렌(perchloroethylene), 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve), 부틸 카비톨(butyl carbitol) 및 락트산(lactic acid)을 포함하여 점성을 가지므로 점착제층(4)을 보호하는 보호층(5)으로서 이용할 수 있다.

[제1실시예]

도 1에 도시된 바와 같이, 제1실시예는 나사 본체(1), 이 나사 본체(1)의 나사부(2)에 도포된 점착제층(4) 및 이 점착제층(4)에 피복된 보호층(5)을 포함한다.

여기에서, 나사는 태핑나사이다. 점착제 조성물은 아크릴산-에틸렌 공중합체 40중량%, 에틸 아세테이트 30중량%, 톨루엔 25중량%, 메틸 알코올 5중량%로 조성하였고, 이를 나사부(2)의 표면 전체에 도포한 뒤, 건조시켜 점착제층(4)을 제조하였다. 점착제층(4)의 표면 전체에는 부톡시에톡시 에탄올, 락트산, 부틸 카비톨을 포함하는 유막을 도포하여 보호층(5)을 형성하였다.

이와 같은 제1실시예를 태핑대상과 체결시켰다. 그 결과, 나사부(2)와 태핑대상 간의 체결과정에서 발생하는 칩은 점착제층(4)에 안정적으로 점착되어 주변으로의 탈락이 방지되었다. 다만, 점착제층(4)과 보호층(5)의 일부가 나사부(2)와 태핑대상 간 체결 시의 접촉마찰로 인하여 머리부(3) 측으로 밀리면서 이 머리부(3)와 태핑대상 사이의 틈으로 누출되었는바, 이렇게 누출된 점착제층(4)과 보호층(5)에 이물(먼지 등)이 점착되면서 오염될 우려가 있었고, 점착제층(4)과 보호층(5)이 이렇게 누출됨에 따른 재료의 낭비 방지 측면에서라도 점착제층(4)과 보호층(5) 중 적어도 하나의 도포 두께나 면적을 적절히 조절할 필요가 있었다.

다음으로는 태핑대상에 진동 및 충격을 가한 후, 나사부(2)와 태핑대상 간의 체결상태를 살펴보았다. 그 결과, 나사부(2)와 태핑대상은 최초의 체결상태와 거의 동일한 수준의 체결을 유지하고 있었다. 즉, 풀림이 방지된 것이다.

[제2실시예]

도 2에 도시된 바와 같이, 제2실시예는 제1실시예와 비교하여 볼 때 기타 구성은 모두 동일한 것에 대하여, 나사부(2)의 전체 길이(L)에 대하여 나사부(2)의 선단으로부터 20% 부분에 한하여 점착제층(4)을 도포한 점, 이렇게 일부에만 도포된 점착제층(4)의 표면 전체에 보호층(5)을 도포한 점만이 상이하다.

이와 같은 제2실시예를 제1실시예와 마찬가지로 태핑대상과 체결시켰다. 그 결과, 제2실시예도 점착제층(4)에 칩이 안정적으로 점착되어 주변으로의 탈락이 방지되었다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이 과정에서 점착제층(4)과 보호층(5)은 나사부(2)와 태핑대상 간 체결 시의 접촉마찰로 인하여 머리부(3) 측으로 밀리면서 최초의 상태에 비하여 넓은 면적에 분포되었다.

다음으로는 제1실시예와 마찬가지로 태핑대상에 진동 및 충격을 가한 후, 나사부(2)와 태핑대상 간의 체결상태를 살펴보았다. 그 결과, 제2실시예 또한 나사부(2)와 태핑대상이 최초의 체결상태와 거의 동일한 수준의 체결을 유지하고 있었다.

이상, 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

예를 들면, 위에서는 점착제층(4) 및 보호층(5)이 태핑나사에 적용되는 것으로 설명하였으나, 적용 가능한 나사의 종류는 태핑나사에 한정되지 않는다. 즉, 태핑나사가 아닌, 일반적인 나사에 점착제층(4) 및 보호층(5)을 적용할 수도 있는 것이고, 이에 따라, 스패너(spanner)나 렌치(wrench) 따위를 이용하여 머리부를 죄거나 풀 수 있게 하기 위하여 머리부가 4각형, 6각형과 같은 다각형의 구조를 가지게 할 수도 있는 것이다.

1 : 나사 본체
2 : 나사부
3 : 머리부
4 : 점착제층
5 : 보호층

Claims (8)

1. 나사산을 가지는 나사부(2)가 구비된 나사 본체(1);
   상기 나사부(2)의 표면 일부 또는 전체에 도포되며 상온의 대기 중에서 일정한 기간 점성을 유지할 수 있는 아크릴 공중합체 및 용제를 포함하는 점착제 조성물을 도포한 후 건조시켜 형성된 점착제층(4); 및
   상기 점착제층(4)의 표면 일부 또는 전체에 피복되어 상기 점착제층(4)을 보호하는 보호층(5)을 포함하며,
   상기 아크릴 공중합체는 아크릴산-에틸렌 공중합체(Acrylic acid-Ethylene Copolymer) 또는 아크릴아마이드-아크릴산 공중합체(Acrylamide-Acrylic acid Copolymer)이고,
   상기 보호층(5)은 퍼클로로에틸렌(perchloroethylene) 또는 부톡시에톡시 에탄올(butoxyethoxy ethanol)을 포함하여 일정한 점성을 가지는 액상층인 것임을 특징으로 하는 나사.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 점착제 조성물에서 상기 용제는 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 톨루엔(toluene) 및 메틸 알코올(methyl alcohol)을 포함하는 나사.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 점착제 조성물은, 상기 아크릴 공중합체 35중량% ~ 45중량%, 상기 에틸 아세테이트 25중량% ~ 35중량%, 상기 톨루엔 20중량% ~ 30중량% 및 상기 메틸 알코올 2중량% ~ 8중량%로 조성된 나사.
7. 삭제
8. 삭제

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