JP4801027B2 - Shape memory resin male fastening body and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、外面に形成された雄ねじ部を有する形状記憶性樹脂製雄型締結体およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a male memory fastener made of a shape memory resin having a male screw portion formed on an outer surface and a method for manufacturing the same.
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、雄ねじ部を有する雄型締結体であるねじ、ボルトなどがある。部品などを本体に締結する場合には、ねじを締め付ける方向に回して部品などが固定される。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、嵌合相手となる雌形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が形成され、雄ねじと雌ねじ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、雌ねじが形状回復した際の雌ねじ母材３Ａのねじ形成部３２Ａは、ネジのない、雌ねじ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。
Many fasteners are used in many products. Examples of the fastening body include a screw and a bolt that are male fastening bodies having a male screw portion. When fastening a part or the like to the main body, the part or the like is fixed by turning in the direction in which the screw is tightened. Also, when repairing or dismantling, turn the screw in the direction to loosen and remove the parts from the body.
In recent years, recycling of products has been promoted due to resource and environmental problems, and the ease of dismantling has been demanded as products. In order to facilitate the recycling of the product, it is necessary to easily remove the fastening body.
And the screw manufactured with the shape memory material is proposed. The shape memory material is a material having a property of returning to a shape memory state in advance when the shape recovery temperature is reached by applying heat, and there is a material called a shape memory resin or a shape memory alloy.
And this applicant has proposed the fastening body using shape memory resin in Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-145564 (patent document 1). This fastening body is a fastening body made of a shape memory polymer, and is selected from the group consisting of a convex portion, a concave portion, a concave and convex portion, a screw portion, and an inclined portion that exerts a fastening function on the polyurethane-based shape memory polymer portion. At least one shape is provided. Furthermore, as a fastening body, it has a fastening function part made of polyurethane-based shape memory polymer, the outer diameter in the fastening function part is d1, and the outer diameter before secondary shaping is d0. When the inner diameter of the body fastening function part or fitting part is D1, the following formulas (1) and (2)
It has also been proposed to provide the fastening function section so that d0 <D1 (1) and d1> D1 (2) are simultaneously satisfied.
In Japanese Patent Laid-Open No. 2004-190837 (Patent Document 2), male threads and female threads are formed from a shape memory material having substantially the same shape recovery temperature and shape recovery direction. B is concluded. Then, the screw forming portion 22A of the male screw base material 2A when the male screw recovers its shape has a cylindrical shape with an outer diameter d2 that is substantially the same as the effective diameter of the male screw, without any screw, and the female screw when the female screw recovers its shape. The screw forming portion 32A of the base material 3A has been proposed to have a hole shape having a hole diameter D2 that is substantially the same as the effective diameter of the female screw without a screw.
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、雌ねじを有する雌形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なければならないという制約がある。
形状記憶性樹脂により、雄形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化において、締結機能（例えば、雄ねじ部）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、締結対象である雌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雄形締結体において、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、締結対象の雌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雄型締結体およびその製造方法を提供するものである。
In the case of forming a male fastening body with a shape memory resin, after molding a fastening body substrate in a form that does not have a fastening function, in a temperature condition below the shape recovery temperature or glass transition temperature of the shape memory resin, It is necessary to perform a plastic deformation process that imparts a fastening function (for example, a male screw portion). The higher the degree of plastic deformation in this plastic deformation step, the lower the rate of restoration to the shape before plastic deformation. However, if the degree of plastic deformation is too small, a state in which the shape is restored does not leave the female fastening body to be fastened.
Therefore, the present invention provides a male fastening body using a shape memory resin, which has a fastening function by maintaining a sufficient fastening force by improving its form and by heating to a shape recovery temperature or higher. The present invention provides a male fastening body made of a shape memory resin that can be surely disappeared and can be easily and reliably detached from a female fastening body to be fastened, and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１） 外面に形成された雄ねじ部を有する柱状シャフト部を少なくとも備える形状記憶性樹脂製雄型締結体であって、
該雄型締結体は、前記シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつ前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が長く、さらに向かい合うように２つもしくは前記シャフト部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長径部と、前記シャフト部の中心軸に対して平行に延びかつ前記複数の長径部間に位置し、さらに、前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が前記長径部より短い複数の短径部と、前記複数の長径部の外面に形成された前記雄ねじ部とを備える締結用形態と、所定温度以上に加温されることにより発現する締結機能消失形態とを有するものであり、該締結機能消失形態では、前記シャフト部は、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であり、かつ外面に実質的に雄ねじ部を持たないものである形状記憶性樹脂製雄型締結体。
What achieves the above object is as follows.
(1) A male fastening body made of a shape memory resin including at least a columnar shaft portion having a male screw portion formed on an outer surface,
The male fastening body extends in parallel to the central axis of the shaft portion, and has a long distance from the central axis to the outer surface of the shaft portion, and further to two or the central axis of the shaft portion so as to face each other. A plurality of long diameter portions provided so as to be substantially equiangular, and extending parallel to the central axis of the shaft portion and located between the plurality of long diameter portions, and further from the central axis of the shaft portion to the outer surface And a fastening form including a plurality of short diameter portions shorter than the long diameter portion and a male screw portion formed on an outer surface of the plurality of long diameter portions, and fastening that is expressed by being heated to a predetermined temperature or more. The shaft portion is substantially cylindrical having a radius larger than the radius of the short diameter portion and smaller than the radius of the long diameter portion; and Exterior Shape memory resin male fastening member in which substantially no external threads.
（２） 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）に記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
（３） 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（２）に記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
(2) The shape memory resin includes a first shape memory polymer having a first loss tangent peak temperature that becomes a peak of loss tangent value in dynamic viscoelasticity measurement, and the first shape memory polymer. From a mixture with a second shape memory polymer that is compatible and has a second loss tangent peak temperature at which the loss tangent peak in the dynamic viscoelasticity measurement is higher than the first loss tangent peak temperature. The male fastening body made of shape memory resin as described in (1) above.
(3) The shape memory resin is a mixture of amorphous polyethylene terephthalate and amorphous polyethylene naphthalate, low crystalline shape memory polyethylene naphthalate or semicrystalline polyethylene naphthalate. A male fastening body made of shape memory resin.
（４） 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）に記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
（５） 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（４）に記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
（６） 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）に記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
(4) The shape memory resin-made male fastener according to (1), wherein the shape memory resin is an amorphous shape memory polymer.
(5) The amorphous shape memory polymer is amorphous polyester, amorphous styrene resin, polycarbonate, polythioether, amorphous polyimide, polyphenylene ether, polyimide, polyetherimide, polyarylate, polysulfone, poly The male mold fastening made of shape memory resin according to (4) above, which is at least one selected from the group consisting of ether sulfone, wholly aromatic polyamide, polyamideimide, amorphous olefin resin, and polyphenylene sulfide body.
(6) The shape memory resin is any one of amorphous polyethylene terephthalate, amorphous polyethylene naphthalate, low crystalline shape memory polyethylene naphthalate or semicrystalline polyethylene naphthalate. Shape memory resin male fastening body.
（７） 前記雄型締結体は、前記シャフト部の一端に形成された頭部を備えている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
（８） 前記締結用形態における前記シャフト部は、楕円柱状であり、長径部分により向かい合う２つの長径部が形成されており、短径部分において向かい合う２つの短径部が形成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
（９） 前記締結用形態における前記シャフト部は、略正多角柱状であり、角部により前記シャフト部の中心軸に対してほぼ等角度となるよう複数形成された長径部が形成されており、各隣り合う長径部の中間部が短径部となっている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
(7) The male fastening body according to any one of (1) to (6), wherein the male fastening body includes a head formed at one end of the shaft portion.
(8) The shaft portion in the fastening form has an elliptical columnar shape, two long diameter portions facing each other by the long diameter portion are formed, and two short diameter portions facing each other at the short diameter portion are formed (1 ) To (7), a shape-memory resin-made male fastener.
(9) The shaft portion in the fastening form has a substantially regular polygonal column shape, and a plurality of long-diameter portions formed so as to be substantially equiangular with respect to the central axis of the shaft portion are formed by the corner portions, The male fastening body made of a shape memory resin according to any one of the above (1) to (7), wherein an intermediate portion of each adjacent long diameter portion is a short diameter portion.
（１０） 前記締結用形態における前記シャフト部は、略円柱状であり、かつ、前記シャフト部の中心軸に対して平行かつ向かい合うように２つもしくは前記シャフト部の中心軸に対してほぼ等角度となるよう複数形成された軸方向に延びる凹部を備え、該凹部により前記短径部が形成されており、該凹部間により前記長径部が形成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
（１１） 前記雄型締結体は、前記締結用形態における前記長径部の前記雄ねじ部と螺合可能であり、かつ、前記締結機能消失形態における前記シャフト部と係合しない有効内径を有する雌ねじ部を有する雌形締結体に使用されるものである上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
（１２） 前記締結機能消失形態となる前記所定温度は、５０℃〜１６０℃である上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
（１３） 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（１２）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体。
(10) The shaft portion in the fastening mode is substantially columnar, and two or two substantially parallel to the central axis of the shaft portion or substantially equiangular with the central axis of the shaft portion. Any of the above (1) to (7), wherein a plurality of axially extending recesses are formed so that the short diameter portion is formed by the recesses, and the long diameter portion is formed between the recesses. A male fastening body made of shape-memory resin according to
(11) The male fastening body can be screwed with the male screw portion of the long diameter portion in the fastening configuration, and has an internal thread portion having an effective inner diameter that does not engage with the shaft portion in the fastening function disappearing configuration. The male fastening body made of a shape memory resin according to any one of the above (1) to (10), which is used for a female fastening body having:
(12) The shape-memory resin male fastening body according to any one of (1) to (11), wherein the predetermined temperature in which the fastening function disappears is 50 ° C. to 160 ° C.
(13) The shape-memory resin-made male fastener according to any one of (1) to (12), wherein the shape-memory resin contains glass fiber or carbon fiber.
また、上記目的を達成するものは、以下のものである。
（１４） 前記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体の製造方法であって、
前記形状記憶性樹脂を射出成形することにより、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であり、かつ外面に雄ねじ部を持たない柱状シャフト部を有する締結体基材を成形し、
複数に分割されるとともに、内部に前記締結体基材の前記シャフト部を収納可能かつ収納した状態にて狭圧することにより、前記締結体基材の前記シャフト部に、該シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつ前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が短い複数の短径部と、前記シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつ前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が前記短径部より長く、さらに向かい合うように２つもしくは前記シャフト部の中心軸に対してほぼ等角度となるよう複数形成された長径部と、該複数の長径部の外面に雄ねじ部とを有する締結用形態に前記シャフト部を塑性変形可能な成型用型を用いて、前記形状記憶性樹脂性雄型締結体の形状回復温度以下の温度条件にて、前記雄型締結体基材の前記シャフト部を塑性変形させる形状記憶性樹脂製雄型締結体の製造方法。
（１５） 前記成型用型は、複数に分割された成型ダイスを備え、各成型ダイスは、シャフト部成形用内面を備えるとともに該シャフト部成形用内面の長手方向に延びる所定部位には、雄ねじ形成用溝が設けられており、かつ雄ねじ形成用溝の側部は、前記シャフト部成形用内面の長手方向に延びる雄ねじ形成用溝非形成部となっている上記（１４）に記載の形状記憶性樹脂製雄型締結体の製造方法。
Moreover, what achieves the said objective is as follows.
(14) A method for producing a male fastening body made of shape memory resin according to any one of (1) to (13),
A columnar shaft portion having a substantially cylindrical shape having a radius larger than the radius of the short diameter portion and smaller than the radius of the long diameter portion and having no external thread portion on the outer surface by injection molding the shape memory resin. A fastening body substrate having
The shaft portion of the fastening body base material is narrowed in a state in which the shaft portion of the fastening body base material can be housed and housed in the shaft portion, and the shaft portion of the fastening body base material is placed on the central axis of the shaft portion. A plurality of short diameter portions extending in parallel to each other and having a short distance from the central axis of the shaft portion to the outer surface, extending parallel to the central axis of the shaft portion, and from the central axis of the shaft portion to the outer surface The long diameter portion is longer than the short diameter portion, and two or more long diameter portions are formed so as to be substantially equiangular with respect to the central axis of the shaft portion, and a male screw portion on the outer surface of the plurality of long diameter portions Using a molding die capable of plastically deforming the shaft portion in a fastening form having the above, and the male fastening body base material under a temperature condition equal to or lower than the shape recovery temperature of the shape memory resinous male fastening body The shaft part of Method for producing a shape memory resin male fastening member to plastically deform.
(15) The molding die includes a plurality of molding dies, and each molding die includes an inner surface for forming a shaft portion and a male screw is formed at a predetermined portion extending in the longitudinal direction of the inner surface for forming the shaft portion. The shape memory property according to (14), wherein a groove for forming a male screw is provided, and a side portion of the groove for forming a male screw is a male screw forming groove non-forming portion extending in a longitudinal direction of the inner surface for forming the shaft portion. A method for producing a resin male fastening body.
本発明の形状記憶性樹脂製雄型締結体は、形状記憶性樹脂により成形されるとともに、外面に形成された雄ねじ部を有する柱状シャフト部を備え、該雄型締結体は、前記シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつ前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が長く、さらに向かい合うように２つもしくは前記シャフト部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長径部と、前記シャフト部の中心軸に対して平行に延びかつ前記複数の長径部間に位置し、さらに、前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が前記長径部より短い複数の短径部と、前記複数の長径部の外面に形成された前記雄ねじ部とを備える締結用形態と、所定温度以上に加温されることにより発現する締結機能消失形態とを有するものであり、該締結機能消失形態では、前記シャフト部は、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であり、かつ外面に実質的に雄ねじ部を持たないものとなっている。
特に、この形状記憶性樹脂製雄型締結体では、シャフト部は、締結機能消失形態時において、ほぼ円柱状であり、締結用形態時において非円柱状となっているとともに、シャフト部の全面に雄ねじ部を備えないものとなっている。このため、シャフト部に締結機能付与のために付加された塑性変形度が低く、使用する形状記憶性樹脂の形状回復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る。よって、締結対象の雌形締結体より容易かつ確実に離脱させることができる。
The shape-memory resin-made male fastening body of the present invention is formed of a shape-memory resin and includes a columnar shaft portion having a male screw portion formed on the outer surface, and the male fastening body is formed of the shaft portion. A plurality of two or two or more provided so as to extend parallel to the central axis and have a long distance from the central axis to the outer surface of the shaft part, and to be substantially opposite to the central axis of the shaft part. A plurality of short diameters extending parallel to the central axis of the shaft portion and located between the plurality of long diameter portions, and further, the distance from the central axis of the shaft portion to the outer surface is shorter than the long diameter portion. A fastening form comprising a diameter part and the male screw part formed on the outer surface of the plurality of long diameter parts, and a fastening function disappearing form that is manifested by heating to a predetermined temperature or more, Fastening machine In the vanishing configuration, the shaft portion has a substantially cylindrical shape having a radius larger than the radius of the short diameter portion and smaller than the radius of the long diameter portion, and has substantially no external thread portion on the outer surface. ing.
In particular, in this shape memory resin male fastening body, the shaft portion is substantially cylindrical when the fastening function disappears, and is non-cylindrical when fastened. It has no male thread. For this reason, the degree of plastic deformation added to the shaft portion for imparting the fastening function is low, and by heating above the shape recovery temperature of the shape memory resin to be used, it can be reliably transformed into a fastening function disappearing form. Is possible. Therefore, it can be easily and reliably detached from the female fastening body to be fastened.
また、本発明の形状記憶性樹脂製雄型締結体の製造方法は、上記の形状記憶性樹脂製雄型締結体の製造方法であるとともに、前記形状記憶性樹脂を射出成形することにより、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であり、かつ外面に雄ねじ部を持たない柱状シャフト部を有する締結体基材を成形し、複数に分割されるとともに、内部に前記締結体基材の前記シャフト部を収納可能かつ収納した状態にて狭圧することにより、前記締結体基材の前記シャフト部に、該シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつ前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が短い複数の短径部と、前記シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつ前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が前記短径部より長く、さらに向かい合うように２つもしくは前記シャフト部の中心軸に対してほぼ等角度となるよう複数形成された長径部と、該複数の長径部の外面に雄ねじ部とを有する締結用形態に前記シャフト部を塑性変形可能な成型用型を用いて、前記形状記憶性樹脂性雄型締結体の形状回復温度以下の温度条件にて、前記雄型締結体基材の前記シャフト部を塑性変形させるものである。
よって、上記の使用する形状記憶性樹脂の形状回復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な締結体を容易かつ確実に製造することができ、かつ、シャフト部形態の設計も容易である。
Moreover, the manufacturing method of the shape-memory resin-made male fastening body of the present invention is the above-described manufacturing method of the shape-memory resin-made male fastening body, and by injection molding the shape-memory resin, Forming a fastening body substrate having a columnar shaft portion that is substantially cylindrical and has a radius that is larger than the radius of the short diameter portion and smaller than the radius of the long diameter portion, and has no external thread portion on the outer surface, and is divided into a plurality of parts At the same time, the shaft portion of the fastening body base material can be housed in the housing body and is narrowed in a housed state, so that the shaft portion of the fastening body base material is parallel to the central axis of the shaft portion. A plurality of short-diameter portions having a short distance from the central axis of the shaft portion to the outer surface, and extending parallel to the central axis of the shaft portion, and a distance from the central axis of the shaft portion to the outer surface. The short diameter part A fastening form having two or more long diameter portions formed so as to be opposed to each other at a substantially equal angle with respect to the central axis of the shaft portion, and a male screw portion on the outer surface of the plurality of long diameter portions. Using a molding die capable of plastically deforming the shaft portion, the shaft portion of the male fastening body base material is plastically deformed under a temperature condition equal to or lower than the shape recovery temperature of the shape memory resinous male fastening body. It is something to be made.
Therefore, by heating above the shape recovery temperature of the shape memory resin to be used, it is possible to easily and reliably produce a fastening body that can be reliably transformed into a fastening function disappearing form, and The design of the shaft portion form is also easy.
この発明の形状記憶性樹脂製雄型締結体をボルトに応用した実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の形状記憶性樹脂製雄型締結体をボルトに応用した実施例の正面図である。図２は、図１に示したボルトの右側面図である。図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図４は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。図５は、図１に示したボルトの拡大底面図である。図６は、図１に示したボルトの斜視図である。
図７は、図１に示した形状記憶性樹脂製雄型締結体に用いられる締結体基材の正面図である。図８は、図７に示した締結体基材の底面図である。図９は、図７に示した締結体基材の斜視図である。
図１０は、本発明の形状記憶性樹脂製雄型締結体の締結状態を示す断面図である。図１１は、図１０のＣ−Ｃ線断面図である。図１２は、図１０に示した雄型締結体を加温し、締結機能消失形態とした状態の断面図である。
A description will be given of an embodiment in which the shape-memory resin male fastening body of the present invention is applied to a bolt.
FIG. 1 is a front view of an embodiment in which the shape-memory resin male fastener of the present invention is applied to a bolt. FIG. 2 is a right side view of the bolt shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 5 is an enlarged bottom view of the bolt shown in FIG. FIG. 6 is a perspective view of the bolt shown in FIG.
FIG. 7 is a front view of a fastening body base material used in the shape-memory resin male fastening body shown in FIG. FIG. 8 is a bottom view of the fastening body base material illustrated in FIG. 7. FIG. 9 is a perspective view of the fastening body base material shown in FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the fastening state of the male fastening body made of shape memory resin of the present invention. 11 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view of a state in which the male fastening body shown in FIG.
本発明の形状記憶性樹脂製雄型締結体１は、形状記憶性樹脂により成形されるとともに、外面に形成された雄ねじ部２３を有する柱状シャフト部２を少なくとも備える。雄型締結体１は、シャフト部２の中心軸に対して平行に延び、かつシャフト部２の中心軸から外面までの距離が長く、さらに向かい合うように２つもしくはシャフト部２の中心軸に対してほぼ等角度となるように設けられた複数の長径部２１と、シャフト部２の中心軸に対して平行に延びかつ複数の長径部２１間に位置し、さらに、シャフト部２の中心軸から外面までの距離が長径部２１より短い複数の短径部２２と、長径部２１の外面に形成された雄ねじ部２３とを備える締結用形態と、所定温度以上に加温されることにより発現する締結機能消失形態とを有する。締結機能消失形態では、シャフト部２は、短径部２２の半径ａ２より大きく、かつ、長径部２１の半径ａ１より小さい半径ａ３を有するほぼ円柱状であり、かつ外面に実質的に雄ねじ部を持たないものである。
The shape-memory resin-made
図１ないし図６に示す実施例の雄型締結体（ボルト）について説明する。
この形状記憶性樹脂製締結体である形状記憶性樹脂製ボルト１は、締結用形態と締結機能消失形態を備える。締結用形態とは、締結体を締結体として用いる状態における形態であり、締結機能消失形態とは、ボルト１を使用する形状記憶性樹脂の動的粘弾性測定における損失正接値のピークとなる損失正接ピーク温度（形状回復温度）以上に加温することにより発現する形態であり、ボルトを締結対象部より離脱する際の形態である。
締結用形態において、ボルト１は、柱状シャフト部２と、シャフト部２の一端に形成された頭部３を備える。そして、締結用形態におけるシャフト部２は、楕円柱状であり、長径部分により向かい合う２つの長径部２１が形成されており、２つの長径部２１間に位置する短径部分において、向かい合う２つの短径部２２が形成されている。そして、向かい合う２つの長径部２１の表面には、雄ねじ部２３が形成されている。そして、短径部２２の表面は、図１および図６に示すように、雄ねじ部が形成されていない雄ねじ部非形成部（具体的には、平坦部）となっている。
The male fastening body (bolt) of the embodiment shown in FIGS. 1 to 6 will be described.
The shape
In the fastening mode, the
この実施例のボルト１では、長径部２１は、シャフト部２の中心軸に対して平行にかつシャフト部２の全長にわたり形成されている。同様に、短径部２２もシャフト部２の中心軸に対して平行にかつシャフト部２の全長にわたり形成されている。また、頭部３の上面には、締結用具接続用凹部３１が形成されている。
そして、形状記憶性樹脂製ボルト１は、使用する形状記憶性樹脂の損失正接ピーク温度（形状回復温度）以上に加温することにより、締結機能消失形態に移行する。
締結機能消失形態では、図７、図８および図９に示す形態となる。具体的には、頭部３は、実質的に変化せず、柱状シャフト部２は、楕円柱状から、ほぼ円柱状のシャフト部２ａに変化し、かつ、その表面に存在していた雄ねじ部が消失する。これにより、ボルト１は、締結機能を失うものとなる。
In the
And the shape memory resin-made
In the fastening function lost form, the form shown in FIGS. 7, 8, and 9 is obtained. Specifically, the
そして、図５を用いて説明する。なお、図５における補助線２４は、短径部２２を半径とする円を示すものであり、補助線２５は、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの外径を示すものであり、補助線２６は、締結対象の雌形締結体４の内径を示すものである。図５に示すように、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３は、締結用形態における短径部２２の半径ａ２より大きく、かつ、長径部２１の半径ａ１より小さいものとなっている。よって、長径部２１の半径ａ１、短径部２２の半径ａ２、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３は、ａ１＞ａ３＞ａ２の関係を有するものとなる。ａ１は、ａ２の１．５〜２．０倍程度であることが好ましく、ａ３は、ａ１の０．７〜０．９倍程度であることが好ましい。また、短径部２２の幅（言い換えれば、平坦部の幅）は、長径部２１の半径ａ１より小さいものとなっている。短径部２２の幅は、長径部２１の半径ａ１の０．６〜０．９倍程度であることが好ましい。
And it demonstrates using FIG. In addition, the
そして、この締結体（ボルト）は、締結用形態における長径部２１の雄ねじ部２３と螺合可能であり、かつ、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａと係合しない、言い換えれば、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３より大きい有効内径ａ４（図１２参照）を有する雌ねじ部を備える雌形締結体４に使用される。
よって、長径部２１の半径ａ１、短径部２２の半径ａ２、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３、使用対象の雌形締結体４の雌ねじ部の有効半径ａ４は、ａ１＞ａ４＞ａ３＞ａ２の関係を有するものとなる。
And this fastening body (bolt) can be screwed with the male threaded
Therefore, the radius a1 of the
次に、本発明の形状記憶性樹脂製締結体１の作用を図１０ないし図１２を用いて説明する。
この例では、形状記憶性樹脂製締結体であるボルト１は、本体部材７に取付対象部材６を固定するため用いられている。本体部材７には、凹部（ボス）７ａが設けられており、この凹部７ａには、ボルト１と螺合可能な雌型締結体であるナット４が埋設されている。また、この例では、ボルト１の頭部３と取付対象部材６間には、第１の座金５ａが、また、取付対象部材６と雌型締結体（ナット）４間には、第２の座金５ｂが配置されている。
Next, the operation of the shape memory
In this example, the
そして、図１０に示すように、ボルト１は、ナット４に締結された状態において、ボルト１の長径部２１の表面に形成された雄ねじ部２３は、ナット４の内面に形成された雌ねじ部４１と螺合している。そして、図１０のＣ−Ｃ線断面図である図１１に示すように、ボルト１の短径部２２の表面は、ナット４に締結された状態において、ナット４の内面に形成された雌ねじ部４１と所定距離離間し、接触しないものとなっている。よって、ボルト１は、長径部のみにおいて締結機能を発揮し、短径部では、締結に寄与しないものとなっている。
そして、形状記憶性樹脂製締結体であるボルト１をその形状回復温度以上に加温すると、図１２に示すように、シャフト部は、短径部２２の半径ａ２より大きく、かつ、長径部２１の半径ａ１より小さく、かつ、ナット４の有効半径よりも小さい半径を有するほぼ円柱状に変形するとともに、外面に形成されていた雄ねじ部は、消失する。これにより、ボルト１は、締結機能を喪失し、本体部材７への取付対象部材６の固定を解除するとともに、シャフト部２ａの半径は、ナット４の有効半径よりも小さいため、ナットより容易に離脱することが可能となる。
As shown in FIG. 10, when the
And if the
次に、図１３ないし図１８に示す実施例の雄型締結体（ボルト）について説明する。
図１３は、本発明の雄型締結体をボルトに応用した他の実施例の正面図である。図１４は、図１３に示したボルトの右側面図である。図１５は、図１３のＤ−Ｄ線断面図である。図１６は、図１３のＥ−Ｅ線断面図である。図１７は、図１３に示したボルトの拡大底面図である。図１８は、図１３に示したボルトの斜視図である。
Next, the male fastening body (bolt) of the embodiment shown in FIGS. 13 to 18 will be described.
FIG. 13 is a front view of another embodiment in which the male fastener of the present invention is applied to a bolt. FIG. 14 is a right side view of the bolt shown in FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 17 is an enlarged bottom view of the bolt shown in FIG. 18 is a perspective view of the bolt shown in FIG.
この実施例の雄型締結体（ボルト）５０と上述した雄型締結体（ボルト）１との相違は、柱状シャフト部の形態のみである。
この実施例の形状記憶性樹脂製ボルト５０も上述したボルト１と同様に、締結用形態と締結機能消失形態を備える。締結用形態とは、締結体を締結体として用いる状態における形態であり、締結機能消失形態とは、ボルトを使用する形状記憶性樹脂の損失正接ピーク温度（形状回復温度）以上に加温することにより発現する形態であり、ボルトを締結対象部より離脱する際の形態である。
締結用形態において、ボルト５０、柱状シャフト部５２と、シャフト部５２の一端に形成された頭部３を備える。そして、締結用形態におけるシャフト部５２は、略正多角柱状であり、角部によりシャフト部５２の中心軸に対してほぼ等角度となるよう複数形成された長径部２１が形成されており、各隣り合う長径部２１の中間部が短径部２２となっている。そして、各長径部２１の表面には、雄ねじ部２３が形成されている。そして、短径部２２の表面は、図１３ないし図１６および図１８に示すように、雄ねじ部が形成されていない雄ねじ部非形成部（具体的には、平坦部）となっている。
The difference between the male fastening body (bolt) 50 of this embodiment and the male fastening body (bolt) 1 described above is only in the form of the columnar shaft portion.
Similar to the
In the fastening mode, a
この実施例のボルト５０では、長径部２１は、シャフト部５２の中心軸に対して平行にかつシャフト部５２の全長にわたり形成されている。同様に、短径部２２もシャフト部５２の中心軸に対して平行にかつシャフト部５２の全長にわたり形成されている。また、頭部３の上面には、締結用具接続用凹部３１が形成されている。
また、この実施例のボルト５０では、シャフト部５２は、略正三角柱状となっており、３つの角部によりシャフト部５２の中心軸に対してほぼ等角度となるように３つ形成された長径部２１が形成されており、各隣り合う長径部２１の中間部により、３つの短径部２２が形成されている。また、長径部である角部は、面取りされた形態となっている。具体的には、この実施例のボルト５０は、図１７に示すように、３つの長径部（角部）２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備え、長径部２１ａ，２１ｂ，２１ｃには、雄ねじ部２３ａ，２３ｂ，２３ｃが設けられている。そして、長径部（角部）２１ａと長径部２１ｂ間には、短径部２２ｂが形成されており、同様に、長径部（角部）２１ｂと長径部２１ｃ間には、短径部２２ｃが形成されており、長径部（角部）２１ｃと長径部２１ａ間には、短径部２２ａが形成されている。この実施例では、各長径部間の中央部が、最短径部となっている。
In the
Further, in the
なお、シャフト部５２を形成する多角柱としては、正多角柱であることが好ましい。また、シャフト部５２を形成する多角柱としては、上記の三角柱に限定されるものではなく、３〜６角柱であること好ましい。
そして、形状記憶性樹脂製ボルト５０は、使用する形状記憶性樹脂の損失正接ピーク温度（形状回復温度）以上に加温することにより、締結機能消失形態に移行する。締結機能消失形態では、図７、図８および図９に示す形態となる。具体的には、頭部３は、実質的に変化せず、柱状シャフト部５２は、略三角柱状から、ほぼ円柱状のシャフト部２ａに変化し、かつ、その表面に存在していた雄ねじ部も消失する。これにより、ボルト５０は、締結機能を失うものとなる。
In addition, as a polygonal column which forms the
And the shape memory resin-made
そして、図１７を用いて説明する。なお、図１７における補助線２５は、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの外径を示すものであり、補助線２６は、締結対象の雌形締結体４の内径を示すものである。図１７に示すように、ボルト５０において、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３は、締結用形態における短径部２２の半径ｂ２より大きく、かつ、長径部２１の半径ｂ１（中心点からの円弧頂点までの距離）より小さいものとなっている。よって、長径部２１の半径ｂ１、短径部２２の半径ｂ２、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３は、ｂ１＞ａ３＞ｂ２の関係を有するものとなる。ｂ１は、ｂ２の１．５〜２．０倍程度であることが好ましく、ａ３は、ｂ２の１．０〜１．５倍程度であることが好ましい。また、短径部２２の幅（言い換えれば、平坦部の幅）は、長径部２１の半径ｂ１より小さいものとなっている。短径部２２の幅は、長径部２１の半径ｂ１の１．０〜１．５倍程度であることが好ましい。
そして、この締結体（ボルト）５０は、上述したボルト１と同様に、締結用形態における長径部２１の雄ねじ部２３と螺合可能であり、かつ、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａと係合しない、言い換えれば、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３より大きい有効内半径ａ４（図１２参照）を有する雌ねじ部を備える雌形締結体４に使用される。
よって、長径部２１の半径ｂ１、短径部２２の半径ｂ２、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３、使用対象の雌形締結体４の雌ねじ部の有効内半径ａ４は、ｂ１＞ａ４＞ａ３＞ｂ２の関係を有するものとなる。
And it demonstrates using FIG. In addition, the auxiliary |
And this fastening body (bolt) 50 can be engaged with the male threaded
Therefore, the radius b1 of the
次に、図１９ないし図２３に示す実施例の雄型締結体（ボルト）について説明する。
図１９は、本発明の雄型締結体をボルトに応用した他の実施例の正面図である。図２０は、図１９に示したボルトの側面図である。図２１は、図１９のＦ−Ｆ線断面図である。図２２は、図１９に示したボルトの拡大底面図である。図２３は、図１９に示したボルトの斜視図である。
この実施例の雄型締結体（ボルト）６０と上述した雄型締結体（ボルト）１との相違は、柱状シャフト部の形態のみである。
Next, the male fastening body (bolt) of the embodiment shown in FIGS. 19 to 23 will be described.
FIG. 19 is a front view of another embodiment in which the male fastener of the present invention is applied to a bolt. 20 is a side view of the bolt shown in FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. FIG. 22 is an enlarged bottom view of the bolt shown in FIG. FIG. 23 is a perspective view of the bolt shown in FIG.
The difference between the male fastening body (bolt) 60 of this embodiment and the male fastening body (bolt) 1 described above is only in the form of the columnar shaft portion.
この実施例の形状記憶性樹脂製ボルト６０も上述したボルト１と同様に、締結用形態と締結機能消失形態を備える。締結用形態とは、締結体を締結体として用いる状態における形態であり、締結機能消失形態とは、ボルトを使用する形状記憶性樹脂の損失正接ピーク温度（形状回復温度）以上に加温することにより発現する形態であり、ボルトを締結対象部より離脱する際の形態である。
締結用形態において、ボルト６０、柱状シャフト部６２と、シャフト部６２の一端に形成された頭部３を備える。そして、締結用形態におけるシャフト部６２は、略円柱状であり、かつ、シャフト部６２の中心軸に対して平行かつ向かい合うように２つもしくはシャフト部の中心軸に対してほぼ等角度となるよう複数形成された軸方向に延びる凹部を備え、凹部により短径部２２が形成されており、凹部２２間により長径部２１が形成されている。そして、各長径部２１の表面には、雄ねじ部２３が形成されている。そして、短径部２２の表面は、図１９、図２０および図２３に示すように、雄ねじ部が形成されていない雄ねじ部非形成部（具体的には、平坦部）となっている。
Similarly to the
In the fastening mode, a
この実施例のボルト６０では、長径部２１は、シャフト部６２の中心軸に対して平行にかつシャフト部６２の全長にわたり形成されている。同様に、短径部２２もシャフト部６２の中心軸に対して平行にかつシャフト部６２の全長にわたり形成されている。また、頭部３の上面には、締結用具接続用凹部３１が形成されている。
また、この実施例のボルト６０では、シャフト部６２は、略円柱状となっており、シャフト部６２の中心軸に対してほぼ等角度となるように３つ形成された軸方向に延びる凹部が形成されており、この凹部により３つの短径部２２が形成されるとともに、凹部となっていない軸方向に延びる部分により３つの長径部２１が形成されており、この３つの長径部２１もシャフト部６２の中心軸に対してほぼ等角度となっている。なお、シャフト部６２に形成される凹部（短径部）の数としては、上記の３つのものに限定されるものではなく、３〜６であることが好ましい。
そして、形状記憶性樹脂製ボルト６０は、使用する形状記憶性樹脂の損失正接ピーク温度（形状回復温度）以上に加温することにより、締結機能消失形態に移行する。結機能消失形態では、図７、図８および図９に示す形態となる。具体的には、頭部３は、実質的に変化せず、柱状シャフト部６２は、上述した形状から、ほぼ円柱状のシャフト部２ａに変化し、かつ、その表面に存在していた雄ねじ部が消失する。これにより、ボルト６０は、締結機能を失うものとなる。
In the
Further, in the
And the shape memory resin-made
そして、図２２を用いて説明する。なお、図２２における補助線２５は、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの外径を示すものであり、補助線２６は、締結対象の雌形締結体４の内径を示すものである。図２２に示すように、ボルト６０において、締結機能消失形態におけるシャフト部６２の半径ａ３は、締結用形態における短径部２２の半径ｃ２より大きく、かつ、長径部２１の半径ｃ１より小さいものとなっている。よって、長径部２１の半径ｃ１、短径部２２の半径ｃ２、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３は、ｃ１＞ａ３＞ｃ２の関係を有するものとなる。ｃ１は、ｃ２の１．４〜２．２倍程度であることが好ましく、ａ３は、ｃ１の０．７〜０．９倍程度であることが好ましい。また、短径部２２の幅（言い換えれば、平坦部の幅）は、長径部２１の半径ｃ１より小さいものとなっている。短径部２２の幅は、長径部２１の半径ｃ１の０．４〜０．８倍程度であることが好ましい。
And it demonstrates using FIG. In addition, the
そして、この締結体（ボルト）６０は、上述したボルト１と同様に、締結用形態における長径部２１の雄ねじ部２３と螺合可能であり、かつ、締結機能消失形態におけるシャフト部６２と係合しない、言い換えれば、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３より大きい有効内半径ａ４（図１２参照）を有する雌ねじ部を備える雌形締結体４に使用される。
よって、長径部２１の半径ｃ１、短径部２２の半径ｃ２、締結機能消失形態におけるシャフト部２ａの半径ａ３、使用対象の雌形締結体４の雌ねじ部の有効半径ａ４は、ｃ１＞ａ４＞ａ３＞ｃ２の関係を有するものとなる。
そして、本発明の形状記憶性樹脂製雄型締結体は、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雄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。
The fastening body (bolt) 60 can be engaged with the
Therefore, the radius c1 of the
And the shape-memory resin-made male fastening body of this invention is shape | molded with shape-memory resin. And it is preferable that the temperature used as the fastening function loss | disappearance form in the male fastening body made from shape memory resin of this invention is 50 to 160 degreeC.
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。
As shape memory resin, a well-known thing can be used.
Here, the shape memory resin referred to here is a shape having a diameter of 5.3 mm and a height of 7.8 mm which is formed by injection molding, and then is measured under a temperature condition lower than the loss tangent peak temperature of the resin composition. After being compressed to ½ and allowed to stand for a predetermined time, it is restored to a height of 90% or more of the height during molding by heating to a temperature higher than the loss tangent peak temperature of the resin composition. It shows things.
A viscoelastic body such as a polymer exhibits intermediate properties between an ideal elastic body and an ideal viscous body. When stress is applied to the polymer in the form of a sine wave, a phase difference δ occurs in the range of 0 ° to 90 ° between the stress waveform and the strain waveform. It should be noted that the ideal elastic body has a phase difference of zero, and the ideal viscous body is detected with a delay of 90 ° (π / 2) with respect to the stress.
粘弾性の応力と歪みの関係は、図３０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。
The relationship between the viscoelastic stress and strain can be expressed as a vector on a complex plane shown in FIG.
E * is called complex elastic modulus and corresponds to the amplitude ratio between stress and strain. δ is a phase difference.
E ′ is called storage elastic modulus and reflects the characteristic of the sample as elasticity, and is a measure of energy at which the stress applied per cycle is stored and completely recovered.
E ″ is called a loss elastic modulus and reflects the characteristic of the sample as a viscosity, and is a measure of the energy at which stress applied per cycle is lost (consumed) as heat.
tanδ is called a loss tangent and is expressed as a ratio of storage elastic modulus to loss elastic modulus. In other words, it indicates the ratio of energy lost as heat to given mechanical energy, and expresses vibration absorption as one of the viscoelastic properties.
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。 In other words, the loss tangent value obtained in the dynamic viscoelasticity measurement is the ratio of the loss elastic modulus obtained as a response to the storage elastic modulus when stress and strain in the tensile direction repeated sinusoidally to the test material. Expressed as a value. The loss tangent indicates the state of molecular binding in the test material, and indicates that the molecular binding becomes looser as the loss tangent value increases. In addition, although the value obtained by this dynamic viscoelasticity changes with a measuring method or conditions, in this invention, a 10x50x2-4mm plate-shaped test piece is measured temperature range: Room temperature-200 degreeC, The solid viscoelasticity is measured under the conditions of a set rate of temperature rise: 2 ° C./min and a measurement frequency: 1 Hz.
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。
As the shape memory polymer, it is preferable to use an amorphous shape memory polymer, a low crystalline shape memory polymer, or a semicrystalline shape memory polymer. By using such a shape memory polymer having low crystallinity, the shape recovery is good. The amorphous shape memory polymer, the low crystalline shape memory polymer and the semicrystalline shape memory polymer are preferably resins having a latent heat accompanying crystal melting according to JISK7122 of 2.1 J / g or less.
Shape memory polymers include polyester, styrene resin, polycarbonate, polythioether, polyimide, polyphenylene ether, polyimide, polyetherimide, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, wholly aromatic polyamide, polyamideimide, olefin resin Polyphenylene sulfide is used.
As the polyester, amorphous polyethylene terephthalate, semicrystalline polyethylene naphthalate or low crystalline polyethylene naphthalate is suitable. The loss tangent peak temperature of amorphous polyethylene terephthalate is about 70 ° C. Semicrystalline polyethylene naphthalate has a loss tangent peak temperature about 40 ° C. higher than amorphous polyethylene terephthalate, and the loss tangent peak temperature is about 110 ° C. And both have compatibility.
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。
In addition, the shape memory resin is compatible with the first shape memory polymer having the first loss tangent peak temperature that becomes the peak of the loss tangent value in the dynamic viscoelasticity measurement, and the first shape memory polymer. And a peak of the loss tangent value in the dynamic viscoelasticity measurement is composed of a mixture with a second shape memory polymer having a second loss tangent peak temperature higher than the first loss tangent peak temperature. It is preferable.
The first shape memory polymer and the second shape memory polymer are selected from thermoplastic resins that are compatible with each other. The second shape memory polymer having a loss tangent peak temperature higher than the first loss tangent peak temperature is selected. The loss tangent peak temperature of the first shape memory polymer is preferably about 50 to 160 ° C., and the loss tangent peak temperature of the second shape memory polymer is preferably about 90 to 220 ° C. And it is preferable that the difference of the loss tangent peak temperature of a 1st shape memory polymer and a 2nd shape memory polymer is about 30-100 degreeC. Moreover, it is preferable that the loss tangent peak temperature of the shape memory resin composition of this invention is about 70-200 degreeC.
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。
The blending amounts (blending ratio) of the first shape memory polymer and the second shape memory polymer in the shape memory resin composition are the target loss tangent peak temperature and the first shape memory property of the shape memory resin composition. The first shape memory polymer and the second shape memory polymer in the shape memory resin composition are determined by the loss tangent peak temperature of the polymer and the second shape memory polymer and are not unambiguous. Is preferably about 10: 2 to 2:10, more preferably 10: 4 to 4:10.
And the thermoplastic resin which has compatibility is selected for the 1st shape memory polymer and the 2nd shape memory polymer. For this reason, it is preferable that the first shape memory polymer and the second shape memory polymer are selected from the above-mentioned shape memory polymers.
本発明の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。 The combination of the first shape memory polymer and the second shape memory polymer in the shape memory resin composition of the present invention is a combination of the first polyester and the second polyester different from the first polyester. Is preferred. In particular, the combination of the first shape memory polymer and the second shape memory polymer is preferably amorphous polyethylene terephthalate and semicrystalline polyethylene naphthalate. The shape memory resin composition by this combination has a high shape restoring property and a narrow glass transition temperature region. Since it has a narrow glass transition temperature region, it is restored to the memory shape by heating to a degree slightly exceeding the loss tangent peak temperature of the shape memory resin composition, so that the heating efficiency for restoration is good and the glass Unexpected shape restoration below the transition temperature region does not occur, and temperature management for shape maintenance and shape restoration becomes easy. Further, by using amorphous polyethylene terephthalate, industrial material recycling is possible.
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。
Amorphous polyethylene terephthalate is obtained, for example, by polycondensing a diol in which 50 mol% or more of the diol component is ethylene glycol and a dicarboxylic acid in which 50 mol% or more of the dicarboxylic acid component is terephthalic acid or an alkyl ester thereof. Homopolymers, copolymers or mixtures thereof, such as those copolymerized with other dicarboxylic acids such as isophthalic acid or halogenated terephthalic acid within a range of 50 mol% or less of the total carboxylic acids, or all diols In the range of 50 mol% or less, poly (alkylene glycol), specifically, a copolymer of diethylene glycol or a copolymer of C3 to C12 alkylene glycol such as 1,4-cyclohexanedimethanol. For example, Eastman Chemical Co., Ltd. trade name "PETG6763" (copolymerized dicarboxylic acid component consisting of terephthalic acid and diol component consisting of 30 mol% 1,4-cyclohexanedimethanol and 70 mol% ethylene glycol) Copolyester), and trade name "Provista" (dicarboxylic acid component comprising terephthalic acid, diol component comprising 30
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。 Polyethylene naphthalate mainly consists of ethylene-2,6-naphthalate repeating units, but may contain other components as shown below as copolymerization components in a range not exceeding 20 mol%. Examples of the acid component for the copolymerization include aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, and phenylindanedicarboxylic acid, and aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid. Examples of the diol component of the copolymer include aliphatic diols such as 1,3-propylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,6-hexamethylene glycol, and 1,4-cyclohexanedimethanol. The copolymerization amount of the copolymer component is preferably 10 mol% or less.
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。
Examples of styrene resins include polystyrene, AS resin which is a copolymer of acrylonitrile and styrene, ABS resin which is a copolymer of acrylonitrile, butadiene and styrene, and AES resin which is a copolymer of acrylonitrile, EPDM and styrene. and so on.
Examples of the polycarbonate include aromatic polycarbonate, aliphatic polycarbonate, and aliphatic-aromatic polycarbonate.
The polyimide is, for example, an aromatic tetracarboxylic dianhydride containing 1 to 80 mol% of pyromellitic dianhydride and 99 to 20 mol% of biphenyltetracarboxylic dianhydride, and an aromatic diamine. , 4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl is polycondensed, and the resulting polyamic acid is dehydrated.
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。 Examples of polyphenylene ether include poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether), poly (2,6-diethyl-1,4-phenylene ether), and poly (2,6-dipropyl-1,4-phenylene). Ether), poly (2-methyl-6-isopropyl-1,4-phenylene ether), poly (2,6-dimethoxy-1,4-phenylene ether), poly (2,6-dichloromethyl-1,4-phenylene ether) Phenylene ether), poly (2,6-diphenyl-1,4-phenylene ether), poly (2,6-dinitrile-1,4-phenylene ether), poly (2,6-dichloro-1,4-phenylene ether) ), Poly (2,5-dimethyl-1,4-phenylene ether), and the like.
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。 As the olefin resin, a copolymer of an α-olefin having 2 to 14 carbon atoms and at least one cyclic olefin is preferable. Examples of the α-olefin having 2 to 14 carbon atoms include ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 3-methyl-1-butene, 3-methyl-1-pentene, and 3-ethyl-1- Pentene, 4-methyl-1-pentene, 4-methyl-1-hexene, 4,4-dimethyl-1-hexene, 4,4-dimethyl-1-pentene, 4-ethyl-1-hexene, 3-ethyl- Examples include 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradodecene and the like. Examples of the cyclic olefin include bicyclo [2.2.1] hept-2-ene derivatives, tetracyclo [4.4.0.12.5.17.10] -3-decene derivatives, and hexacyclo [6.6.13.6. 110.13.02.7.7.0.14] -4-heptadecene derivative, octacyclo [8.8.0.1129.14.7.11.111.18.11.16.3.8.012.117] -5-docosene derivative, pentacyclo [6.6.1.13.6.02.77.09.04] -4-hexadecene derivative, heptacyclo-5-icocene derivative, heptacyclo-5-icocene derivative, heptacyclo-5 Heneicosene derivatives, tricyclo [4.3.0.12.5] -3-decene derivatives, tricyclo [4.3.0.12.5] -3-undecene derivatives, pentacycline [6.5.1.13.6.0.2.7.7.0.14] -4-pentadecene derivative, pentacyclopentadecadiene derivative, pentacyclo [4.7.0.112.5.08.13.19. 12] -3-pentadecene derivatives and nonacyclo [9.10.1.14.7.13.20.1158.18.02.10.012.21.014.19] -5-pentacocene derivatives. it can. As a polymerization method of the α-olefin and the at least one cyclic olefin, a catalyst such as a vanadium compound or an organoaluminum compound is used in a hydrocarbon solvent (eg, hexane, heptane, octane, cyclohexane, toluene, xylene, etc.). Although the method performed using can be illustrated as a preferable thing, there is no restriction | limiting in particular.
また、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、防かび材、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雄型締結体としては、上述したようなボルトに限定されるものではなく、各種の雄型締結体であってもよい。雄型締結体としては、頭部を持たないスタッドボルト、ねじであってもよい。
Moreover, it is preferable that the shape memory resin composition contains glass fiber or carbon fiber. By including glass fiber or carbon fiber, the shape restoration rate to the memory shape is improved. Furthermore, by adding such fibers, it is possible to suppress the occurrence of deformation due to thermal expansion during recovery, and the dimensional stability after recovery is also improved.
Further, the shape memory resin used in the present invention is an inorganic filler, an organic filler, a reinforcing material, a colorant, a stabilizer (radical scavenger, Antioxidants, etc.), antibacterial agents, fungicides, flame retardants and the like may be added as necessary. As the inorganic filler, silica, alumina, talc, sand, clay, slag and the like can be used. As the organic filler, organic fibers such as polyamide fibers and plant fibers can be used. As the reinforcing material, carbon fiber, polyamide fiber, polyarylate fiber, acicular inorganic material, fibrous fluororesin, or the like can be used, and the glass fiber described above also functions as a reinforcing material.
The shape memory resin-made male fastening body of the present invention is not limited to the bolt as described above, and may be various male fastening bodies. The male fastening body may be a stud bolt or a screw that does not have a head.
次に、本発明の形状記憶性樹脂製雄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雄型締結体の製造方法は、上述した形状記憶性樹脂製雄型締結体を製造するための製造方法であり、製造される雄型締結体１は、シャフト部２の中心軸に対して平行に延び、かつシャフト部２の中心軸から外面までの距離が長く、さらに向かい合うように２つもしくはシャフト部２の中心軸に対してほぼ等角度となるように設けられた複数の長径部２１と、シャフト部２の中心軸に対して平行に延びかつ複数の長径部２１間に位置し、さらに、シャフト部２の中心軸から外面までの距離が長径部２１より短い複数の短径部２２と、長径部２１の外面に形成された雄ねじ部２３とを備える締結用形態と、所定温度以上に加温されることにより発現する締結機能消失形態とを有する。締結機能消失形態では、シャフト部２は、短径部２２の半径ａ２より大きく、かつ、長径部２１の半径ａ１より小さい半径ａ３を有するほぼ円柱状であり、かつ外面に実質的に雄ねじ部を持たないものである。
Next, the manufacturing method of the male fastening body made of shape memory resin of the present invention will be described.
The manufacturing method of the shape-memory resin-made male fastening body of the present invention is a manufacturing method for manufacturing the above-described shape-memory resin-made male fastening body, and the manufactured
本発明の形状記憶性樹脂製雄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、短径部の半径より大きく、かつ、長径部の半径より小さい半径を有するほぼ円柱状であり、かつ外面に雄ねじ部を持たない柱状シャフト部を有する締結体基材を成形する工程と、複数に分割されるとともに、内部に締結体基材のシャフト部を収納可能かつ収納した状態にて狭圧することにより、締結体基材のシャフト部に、シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつシャフト部の中心軸から外面までの距離が短い複数の短径部と、シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつシャフト部の中心軸から外面までの距離が短径部より長く、さらに向かい合うように２つもしくはシャフト部の中心軸に対してほぼ等角度となるよう複数形成された長径部と、複数の長径部の外面に雄ねじ部とを有する締結用形態にシャフト部を塑性変形可能な成型用型内を用いて、形状記憶性樹脂性雄型締結体の形状回復温度以下の温度条件にて、雄型締結体基材のシャフト部を塑性変形させる工程とを行うものである。 The method for manufacturing a male fastening body made of a shape memory resin of the present invention is substantially cylindrical having a radius larger than the radius of the short diameter portion and smaller than the radius of the long diameter portion by injection molding the shape memory resin. And a step of forming a fastening body substrate having a columnar shaft portion that does not have an external thread portion on the outer surface, and a state in which the shaft portion of the fastening body substrate can be stored and stored in a plurality of parts. The shaft portion of the fastening body base member extends in parallel to the central axis of the shaft portion and has a short distance from the central axis of the shaft portion to the outer surface and the shaft portion. Two or more are formed so that the distance from the central axis of the shaft part to the outer surface is longer than the short-diameter part, and more or less at the same angle with respect to the central axis of the shaft part. Is Using a molding die capable of plastically deforming the shaft portion in a fastening form having a long diameter portion and external thread portions on the outer surfaces of the plurality of long diameter portions, the shape recovery temperature of the shape memory resinous male fastening body is below the shape recovery temperature And a step of plastically deforming the shaft portion of the male fastening body base material under temperature conditions.
そこで、図２４および図２５を用いて、図１ないし図６に示す形状記憶性樹脂製雄型締結体の製造方法について説明する。
図２４は、本発明の雄型締結体の製造用型の一例の斜視図である。図２５は、本発明の雄型締結体の製造方法を説明するための説明図である。
製造される形状記憶性樹脂製雄型締結体（ボルト）１は、上述したとおりである。
Therefore, a manufacturing method of the shape memory resin male fastening body shown in FIGS. 1 to 6 will be described with reference to FIGS.
FIG. 24 is a perspective view of an example of a mold for manufacturing a male fastener of the present invention. FIG. 25 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing the male fastener of the present invention.
The shape memory resin made male fastening body (bolt) 1 is as described above.
最初に、形状記憶性樹脂を射出成形することにより、図７ないし図９に示すような形態の締結体基材１０を成形する。成形される締結体基材１０は、最終的に製造される形状記憶性樹脂製雄型締結体の短径部の半径より大きく、かつ、長径部の半径より小さい半径を有するほぼ円柱状であり、かつ外面に雄ねじ部を持たない柱状シャフト部２ａを有するものである。
そして、図２４に示すような成型用型を用いて、雄型締結体基材のシャフト部を塑性変形させる工程を行う。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。
First, the
And the process of carrying out the plastic deformation of the shaft part of a male fastening body base material is performed using the shaping | molding die as shown in FIG. This step is performed under the condition of the loss tangent peak temperature of the shape memory resin constituting the fastening body base material.
成型用型１１は、複数に分割された成型ダイス１２，１３により構成されている。具体的には、図２４に示すように、成型用型１１は、第１の成型ダイス１２と第２の成形ダイス１３により構成されており、第１の成型ダイス１２は、シャフト部成形用内面１４を備え、第２の成形ダイス１３は、シャフト部成形用内面１５を備える。第１の成型ダイス１２と第２の成形ダイス１３は組み合わされることにより、楕円柱筒状内面となるシャフト部成形用内面を構成する。
The molding die 11 is constituted by molding dies 12 and 13 divided into a plurality of parts. Specifically, as shown in FIG. 24, the molding die 11 is composed of a first molding die 12 and a second molding die 13, and the first molding die 12 is an inner surface for forming a shaft portion. 14 and the second molding die 13 includes a shaft portion molding
そして、成型ダイス１２のシャフト部成形用内面１４の長手方向に延びる所定部位には、雄ねじ形成用溝１４ａ，１４ｂが設けられており、かつ雄ねじ形成用溝の側部（言い換えれば、雄ねじ形成用溝１４ａ，１４ｂの間）は、シャフト部成形用内面１４の長手方向に延びる雄ねじ形成用溝非形成部となっている。成型ダイス１３は、成型ダイス１２のシャフト部成形用内面１４と上下反転した形状のシャフト部成形用内面１５を備えている。そして、シャフト部成形用内面１５の長手方向に延びる所定部位には、雄ねじ形成用溝１５ａ，１５ｂが設けられており、かつ雄ねじ形成用溝の側部（言い換えれば、雄ねじ形成用溝１５ａ，１５ｂの間）は、シャフト部成形用内面１５の長手方向に延びる雄ねじ形成用溝非形成部となっている。そして、第１の成型ダイス１２と第２の成形ダイス１３を組み合わせた状態において、第２の成形ダイス１３の雄ねじ形成用溝１５ａ，１５ｂは、第１の成型ダイス１２の雄ねじ形成用溝１４ａ，１４ｂと向かい合うとともに、共同することにより、連続する雄ねじ部を形成可能となっている。
そして、図２５に示すように、第１の成型ダイス１２と第２の成形ダイス１３間に、雄型締結体基材１０のシャフト部２ａを配置し、第１の成型ダイス１２と第２の成形ダイス１３を狭圧することにより、シャフト部２を成形ダイスのシャフト部成形用内面形状に対応した形状に塑性変形させる。そして、成形ダイスを取り外すことにより、本発明のシャフト部形状を有するボルト１が形成される。
Then, male
And as shown in FIG. 25, the
次に、図２６および図２７を用いて、図１３ないし図１８に示す形状記憶性樹脂製雄型締結体の製造方法について説明する。
図２６は、本発明の雄型締結体の製造用型の他の例の斜視図である。図２７は、本発明の雄型締結体の製造方法を説明するための説明図である。
この実施例の製造方法では、上述した形状記憶性樹脂製雄型締結体（ボルト）５０が製造される。
Next, a manufacturing method of the shape-memory resin male fastening body shown in FIGS. 13 to 18 will be described with reference to FIGS.
FIG. 26 is a perspective view of another example of the mold for manufacturing the male fastener of the present invention. FIG. 27 is an explanatory diagram for explaining a method of manufacturing the male fastener of the present invention.
In the manufacturing method of this embodiment, the shape memory resin male fastening body (bolt) 50 described above is manufactured.
最初に、形状記憶性樹脂を射出成形することにより、図７ないし図９に示すような締結体基材を成形する。成形される締結体基材は、最終的に製造される形状記憶性樹脂製雄型締結体の短径部の半径より大きく、かつ、長径部の半径より小さい半径を有するほぼ円柱状であり、かつ外面に雄ねじ部を持たない柱状シャフト部を有するものである。
そして、図２６に示すような成型用型を用いて、雄型締結体基材のシャフト部を塑性変形させる工程を行い。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。
First, a fastening body substrate as shown in FIGS. 7 to 9 is formed by injection molding a shape memory resin. The fastener base material to be molded is substantially cylindrical having a radius that is larger than the radius of the short diameter portion of the finally formed shape-memory resin male fastener and smaller than the radius of the long diameter portion, And it has a columnar shaft part which does not have an external thread part in an outer surface.
And the process of carrying out the plastic deformation of the shaft part of a male fastening body base material is performed using the shaping | molding die as shown in FIG. This step is performed under the condition of the loss tangent peak temperature of the shape memory resin constituting the fastening body base material.
図２６に示す成型用型５１は、第１の成型ダイス５４と第２の成形ダイス５５により構成されている。成型ダイス５４，５５は、組み合わせることにより、略正三角柱状内面となるシャフト部成形用内面５６，５７を備えている。そして、成型ダイス５４のシャフト部成形用内面５６の長手方向に延びる所定部位には、雄ねじ形成用溝５６ａ，５６ｂが設けられており、かつ雄ねじ形成用溝の側部（言い換えれば、雄ねじ形成用溝５６ａ，５６ｂの間、雄ねじ形成用溝５６ａとシャフト部成形用内面５６の端部の間）は、シャフト部成形用内面５６の長手方向に延びる雄ねじ形成用溝非形成部となっている。成型ダイス５５は、成型ダイス５４のシャフト部成形用内面５６と左右反転した形状のシャフト部成形用内面５７を備えている。そして、シャフト部成形用内面５７の長手方向に延びる所定部位には、雄ねじ形成用溝５７ａ，５７ｂが設けられており、かつ雄ねじ形成用溝の側部（言い換えれば、雄ねじ形成用溝５７ａ，５７ｂの間、雄ねじ形成用溝５７ａとシャフト部成形用内面５７の端部の間）は、シャフト部成形用内面５７の長手方向に延びる雄ねじ形成用溝非形成部となっている。そして、第１の成型ダイス５４と第２の成形ダイス５５を組み合わせた状態において、第２の成形ダイス５５の雄ねじ形成用溝５７ｂは、第１の成型ダイス５４の雄ねじ形成用溝５６ｂに近接し向かい合うとともに、共同することにより、連続する雄ねじ部を形成可能となっている。また、第１の成型ダイス５４の雄ねじ形成用溝５６ａおよび第二の成型ダイス５５の雄ねじ形成用溝５７ａは、それぞれが単独にて、連続する雄ねじ部を形成可能となっている。
A molding die 51 shown in FIG. 26 includes a first molding die 54 and a second molding die 55. The molding dies 54 and 55 are provided with shaft portion molding
そして、図２７に示すように、第１の成型ダイス５４と第２の成形ダイス５５間に、雄型締結体基材１０のシャフト部２ａを配置し、第１の成型ダイス５４と第２の成形ダイス５５を狭圧することにより、シャフト部２ａを成形ダイスのシャフト部成形用内面形状に対応した形状に塑性変形させる。そして、成形ダイスを取り外すことにより、本発明のシャフト部形状を有するボルト５０が形成される。
Then, as shown in FIG. 27, the
次に、図２８および図２９を用いて、図１９ないし図２３に示す形状記憶性樹脂製雄型締結体の製造方法について説明する。
この実施例の製造方法では、上述した形状記憶性樹脂製雄型締結体（ボルト）６０が製造される。
最初に、形状記憶性樹脂を射出成形することにより、図７ないし図９に示すような締結体基材を成形する。成形される締結体基材は、最終的に製造される形状記憶性樹脂製雄型締結体の短径部の半径より大きく、かつ、長径部の半径より小さい半径を有するほぼ円柱状であり、かつ外面に雄ねじ部を持たない柱状シャフト部を有するものである。
Next, with reference to FIGS. 28 and 29, a method of manufacturing the male fastening body made of shape memory resin shown in FIGS. 19 to 23 will be described.
In the manufacturing method of this embodiment, the shape memory resin male fastening body (bolt) 60 described above is manufactured.
First, a fastening body substrate as shown in FIGS. 7 to 9 is formed by injection molding a shape memory resin. The fastener base material to be molded is substantially cylindrical having a radius that is larger than the radius of the short diameter portion of the finally formed shape-memory resin male fastener and smaller than the radius of the long diameter portion, And it has a columnar shaft part which does not have an external thread part in an outer surface.
そして、図２８に示すような成型用型を用いて、雄型締結体基材のシャフト部を塑性変形させる工程を行い。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。
成型用型７０は、６つに分割された成型ダイス７３，７４，７５，７６，７７，７８により構成されている。具体的には、成型用ダイス７０は、内面が雄ねじ形成面となっているねじ部形成用ダイス７３，７４，７５と、これらねじ部形成用ダイス７３，７４，７５間に配置され、ねじ形成面を持たない凹部形成用ダイス７６，７７，７８により構成されている。ねじ部形成用ダイス７３の内面は、シャフト部成形用内面を構成するとともに、雄ねじ形成用溝７３ａを備えている。同様に、ねじ部形成用ダイス７４の内面は、シャフト部成形用内面を構成するとともに、雄ねじ形成用溝７４ａを備え、ねじ部形成用ダイス７５の内面にも、雄ねじ形成用溝７５ａが設けられている。また、凹部形成用ダイス７６，７７，７８は、シャフト部成形用内面を構成するとともに、内面は、ねじ形成面を持たない雄ねじ形成用溝非形成部７６ａ，７７ａ，７８ａとなっている。
And the process of carrying out the plastic deformation of the shaft part of a male fastening body base material is performed using the shaping | molding die as shown in FIG. This step is performed under the condition of the loss tangent peak temperature of the shape memory resin constituting the fastening body base material.
The molding die 70 is constituted by molding dies 73, 74, 75, 76, 77, 78 divided into six parts. Specifically, the molding die 70 is disposed between the screw portion forming dies 73, 74, and 75 whose inner surfaces are male screw forming surfaces, and the screw portion forming dies 73, 74, and 75, and is formed with screws. The recess forming dies 76, 77, and 78 have no surface. The inner surface of the screw
そして、図２９に示すように、成型用型７０内に雄型締結体基材１０のシャフト部２ａを配置し、６つの成型ダイス７３，７４，７５，７６，７７，７８を配置されたシャフト部２ａの中心に向かって狭圧し、さらに、ねじ形成面を持たない凹部形成用ダイス７６，７７，７８を、シャフト部２ａの中心方向に狭圧することにより、シャフト部２ａを成形用型７０のシャフト部成形用内面形状に対応した形状に塑性変形させる。そして、成形ダイスを取り外すことにより、本発明のシャフト部形状を有するボルト６０が形成される。
樹脂ねじを作製する場合、射出成形でブランク（ねじ山なし）を作製し転造を行うのが一般的である。しかし、転造を行うとブランク自身の温度が上がり、ねじ山の立ち具合が良くない。ねじ山の立ち具合が悪いとナットとの引っ掛かりが少なくなり、抜け強度が低くなってしまう。このため、ブランク径をできるだけ大きくし、引っ掛かり高さを上げている。しかし、ブランク径が大きすぎると、回復後ナットと干渉し抜けにくくなる可能性がある。
上述した実施例のプレスもしくはかしめによる方法では、ねじ加工時の発熱を抑えることができ、ねじ山の立ちは一般の転造に比べ良好である。
Then, as shown in FIG. 29, the
When producing a resin screw, it is common to produce a blank (no thread) by injection molding and perform rolling. However, when rolling, the temperature of the blank itself rises and the thread is not standing well. If the standing of the screw thread is poor, the hooking with the nut will be reduced and the pull-out strength will be lowered. For this reason, the blank diameter is made as large as possible to increase the catch height. However, if the blank diameter is too large, it may be difficult to interfere with the nut after recovery.
In the above-described method using press or caulking, heat generation during screw processing can be suppressed, and the standing of the thread is better than general rolling.
１ 形状記憶性樹脂製雄型締結体
２ 柱状シャフト部
３ 頭部
４ 雌型締結体
２１ 長径部
２２ 短径部
２３ 雄ねじ部
DESCRIPTION OF
Claims (15)
該雄型締結体は、前記シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつ前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が長く、さらに向かい合うように２つもしくは前記シャフト部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長径部と、前記シャフト部の中心軸に対して平行に延びかつ前記複数の長径部間に位置し、さらに、前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が前記長径部より短い複数の短径部と、前記複数の長径部の外面に形成された前記雄ねじ部とを備える締結用形態と、所定温度以上に加温されることにより発現する締結機能消失形態とを有するものであり、該締結機能消失形態では、前記シャフト部は、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であり、かつ外面に実質的に雄ねじ部を持たないものであることを特徴とする形状記憶性樹脂製雄型締結体。 A shape-memory resin-made male fastening body including at least a columnar shaft portion having a male screw portion formed on an outer surface,
The male fastening body extends in parallel to the central axis of the shaft portion, and has a long distance from the central axis to the outer surface of the shaft portion, and further to two or the central axis of the shaft portion so as to face each other. A plurality of long diameter portions provided so as to be substantially equiangular, and extending parallel to the central axis of the shaft portion and located between the plurality of long diameter portions, and further from the central axis of the shaft portion to the outer surface And a fastening form including a plurality of short diameter portions shorter than the long diameter portion and a male screw portion formed on an outer surface of the plurality of long diameter portions, and fastening that is expressed by being heated to a predetermined temperature or more. The shaft portion is substantially cylindrical having a radius larger than the radius of the short diameter portion and smaller than the radius of the long diameter portion; and Exterior Shape memory resin male fastening member, characterized in that in which substantially no external threads.
前記形状記憶性樹脂を射出成形することにより、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であり、かつ外面に雄ねじ部を持たない柱状シャフト部を有する締結体基材を成形し、
複数に分割されるとともに、内部に前記締結体基材の前記シャフト部を収納可能かつ収納した状態にて狭圧することにより、前記締結体基材の前記シャフト部に、該シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつ前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が短い複数の短径部と、前記シャフト部の中心軸に対して平行に延び、かつ前記シャフト部の中心軸から外面までの距離が前記短径部より長く、さらに向かい合うように２つもしくは前記シャフト部の中心軸に対してほぼ等角度となるよう複数形成された長径部と、該複数の長径部の外面に雄ねじ部とを有する締結用形態に前記シャフト部を塑性変形可能な成型用型を用いて、前記形状記憶性樹脂性雄型締結体の形状回復温度以下の温度条件にて、前記雄型締結体基材の前記シャフト部を塑性変形させることを特徴とする形状記憶性樹脂製雄型締結体の製造方法。 A method for manufacturing a male fastening body made of shape memory resin according to any one of claims 1 to 13,
A columnar shaft portion having a substantially cylindrical shape having a radius larger than the radius of the short diameter portion and smaller than the radius of the long diameter portion and having no external thread portion on the outer surface by injection molding the shape memory resin. A fastening body substrate having
The shaft portion of the fastening body base material is narrowed in a state in which the shaft portion of the fastening body base material can be housed and housed in the shaft portion, and the shaft portion of the fastening body base material is placed on the central axis of the shaft portion. A plurality of short diameter portions extending in parallel to each other and having a short distance from the central axis of the shaft portion to the outer surface, extending parallel to the central axis of the shaft portion, and from the central axis of the shaft portion to the outer surface The long diameter portion is longer than the short diameter portion, and two or more long diameter portions are formed so as to be substantially equiangular with respect to the central axis of the shaft portion, and a male screw portion on the outer surface of the plurality of long diameter portions Using a molding die capable of plastically deforming the shaft portion in a fastening form having the above, and the male fastening body base material under a temperature condition equal to or lower than the shape recovery temperature of the shape memory resinous male fastening body The shaft part of Method for producing a shape memory resin male fastening member, characterized in that plastic deformation.
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