KR100879723B1 - 셀프 록킹제 조성물 및 그것을 이용한 셀프 록킹 부재 - Google Patents

셀프 록킹제 조성물 및 그것을 이용한 셀프 록킹 부재 Download PDF

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Abstract

부재의 나사면에 형성되는 폴리아미드 수지층의 표면을 매끄럽게 형성하는 것이나, 가열 융착 시간의 단축을 도모하여 생산 효율이 향상되는 것과 함께, 피복 수지층의 어긋남이나 쳐짐을 방지하여 수지 피복 가공의 정도(精度)를 향상시킬 수 있는 셀프 록킹제를 제공한다.
(a) 비수용성 혹은 난수용성의 폴리아미드 분말, (b) 이소시아네이트 화합물, (c) 계면활성제 및 (d) 수용성 폴리아미드를 수중에 용해 및 분산하여 디스퍼션화하여 셀프 록킹제 조성물로 한다.
셀프 록킹제

Description

셀프 록킹제 조성물 및 그것을 이용한 셀프 록킹 부재 {COMPOSITION FOR USE AS SELF-LOCKING AGENT AND SELF-LOCKING MEMBER USING THE SAME}
본 발명은, 철 등의 금속재료로서 만들어진 나사부를 가지는 금속 부재의 나사면에, 폴리아미드의 수지층을 형성한 셀프 록킹 부재 및 거기에 이용하는 셀프 로킹제 조성물에 관한다. 상세하게는, 부재의 나사면에 상기 수지를 가열 융착 및 또는 가열 경화시키는 것에 의해, 부재의 느슨해짐 방지(셀프 록킹)를 행하고, 또 상기 부재에 어저스트 기능, 실링 기능 등을 갖게 할 수 있는 셀프 록킹 부재 및 거기에 이용되는 셀프 록킹제 조성물에 관하고, 더욱이는 M4(직경 4mm) 이하의 소구경의 소나사에 호적한 셀프 록킹제 조성물에 관한다.
나사부를 가지는 부재의 느슨해짐 방지로서, 나사면에 가소성(可塑性)물질 등을 장착 혹은 융착시킨 나사 부재가 종래부터 넓리 사용되고 있다. 구체적으로는, 본 출원인은 이미 특공평 4-20093호 공보에 보여지는 바와 같이 폴리아미드 분말 및 에폭시 수지를 유기용매 중에 분산시킨 셀프 록킹제 조성물을 제안하고 있다. 또, 특공평 5-70005호 공보에서는, 폴리아미드와 에폭시 수지 및 이소시아네이트를 포함하는 셀프 록킹제가 가열된 나사 부재의 나사면에 융착시키는 것에 의해 셀프 록킹 나사 부재를 얻는 것을 제안하고 있다. 또, 특개평 lO-288214호 공보 에서 폴리아미드 분말과, 이소시아네이트 화합물과, 계면활성제를 수용매(水溶媒) 중에 분산하고, 디스퍼션화한 셀프 록킹제 조성물을 제안하고 있다.
< 발명의 목적 >
상기의 특공평 4-20093 호 공보에 기재되는 발명의 셀프 록킹제는 유기용매를 사용하고 있기 때문에 환경으로의 배려가 필요하였다. 또, 특공평 5-70005호 공보에 기재되는 발명에서는, 분체상(粉體狀)의 셀프 록킹제를 나사 등에 부착시킬 때에 나사 자체를 가열하기 때문에 대규모인 설비가 필요하다. 또 나사 자체를 미리 가열하지 않고 나사부에 분체 수지를 부착시키기 위해 유기용제의 사용이나 프라이머 등의 전처리가 필요하고 작업 공정이 복잡하게 되어 있었다.
그래서, 본 출원인은 상기의 과제를 해결하기 위해 특개평 10-288214 호 공보에 개시되는 수성 셀프 록킹제 조성물을 제안하였지만, 이것에 의하면, 나사면에 폴리아미드 수지층을 형성할 때에, 프라이머 처리나 대규모인 가열 장치를 사용하는 일 없이, 유기용매를 사용한 것과 동등 이상의 셀프 록킹 효과를 얻을 수 있는 환경에 배려한 수성 셀프 록킹제 조성물을 얻을 수 있게 된다.
그러나, 특개평 10-288214호 공보에 개시되는 수성 셀프 록킹제 조성물에서는, 조성물 중의 폴리아미드 분말이, 피착체(被着體)의 나사부 표면에 가열 융착될 때의 가열 용해 부족에 의해, 또, 가열에 의한 이소시아네이트 화합물의 반응 경화에 의해, 폴리아미드 수지층 표면에 요철을 형성하기 쉽다고 하는 문제가 생겼다.
특히, M4(직경 4mm) 이하의 소구경의 소나사의 경우, 상기의 셀프 록킹층 ( 폴리아미드 수지층)의 표면의 요철은, 소나사를 죄어 넣을 때의 토크(torque)에 의해 나사산이 변형하여 죄어 넣기 어려워지거나, 죄어 넣기 토크의 증대에 의해 나사 두부(頭部)의 홈자체가 변형하는 등의 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 상기의 과제, 즉, 부재의 나사면에 형성되는 폴리아미드 수지층의 표면을 매끄럽게 형성하는 일이나, 가열 융착 시간의 단축을 도모하여 생산 효율이 향상되는 것과 함께, 피복 수지층의 어긋남이나 쳐짐을 방지하여 수지 피복 가공의 정도를 향상시키는 것에 있다.
< 발명의 요약 >
본 발명에서는, (a) 비수용성 폴리아미드 분말
(b) 이소시아네이트 화합물
(C) 계면활성제 및
(d) 수용성 폴리아미드
를 수중에 용해 및 분산하여 얻어지는 수성 디스퍼션으로 이루어진 셀프 록킹제 조성물 및 이 조성물을 이용하여 부재의 나사면에 폴리아미드 수지층을 형성한 셀프 록킹 부재가 제공된다.
본 발명에 의해 상술한 문제점이 해결된다.
< 발명의 실시의 형태 >
이하 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 사용하는 (a) 성분의 비수용성 폴리아미드 분말은, 호모폴리아미드 또는 코폴리아미드에 의해서 구성되는 분말이며, 본 발명의 수성 셀프 록킹제 조성물 상태에서 실질적으로 분말상태를 유지하는 것을 말한다. 바람직하게는 비등수(沸騰水) (100 ℃) 의 수중에 침지하여 포화상태에 있어서의 흡수율이 5% 이하의 폴리아미드 분말이 이용된다.
비수용성 폴리아미드 분말을 구성하는 폴리아미드의 예로서는, 6-나일론, 6,6-나일론, 6,10-나일론, 7-나일론, 8-나일론, 9-나일론, 11-나일론, 12-나일론 등의 합성 폴리아미드 또는 이러한 공중합체 등의 범용의 폴리아미드를 들 수 있다.
폴리아미드의 종류의 선정에 있어서 고려 해야 할 것은, 융점이 분해 온도보다도 비교적 낮고 복잡한 열제어를 필요로 하지 않고 가공하기 쉬운 것, 용해시에 있어서는 도포 가공 형상을 크게 변형하지 않는 정도의 점성을 가지고, 피착체 나사면으로의 알맞은 정도의 넓어짐을 가지고 밀착하는 것, 흡수율이 작고 인열(引裂)에 대한 저항력이 높고, 내충격성에 뛰어난 것, 경도 및 강도가 높고 튼튼하고 탄력성을 가지는 것, 내약품성, 내마모성에 뛰어나 마찰 계수가 작은 것 등이며, 이들을 종합하면 11-나일론, 12-나일론 또는 이러한 공중합체가 특히 바람직하게 이용된다.
또, 이들 폴리아미드는 분말로 이용되지만, M4 이하의 소나사에서 사용하려면 바람직하게는 분말의 입경으로서 10 ㎛ 이하의 범위의 것이 적당하고, 보다 바람직하게는 O.5 ~ 7 ㎛ 이다. l O ㎛를 넘으면, 상기한 바와 같이 나사면에 형성한 폴리아미드 수지층의 표면에 요철을 형성하기 쉬워지고, 특히 소나사에 적용했을 경우에는 죄어 넣기 토크의 베리에이션(variation)이 현저하게 되어, 셀프 록킹 효 과가 안정되지 않는 등의 문제가 생긴다. 또한, 이 입경이 작으면 작을 수록 표면이 매끄럽게 되기 때문에 바람직하지만, 실질적으로 10 ㎛ 이하이면 외관상 특별히 문제는 없다. 또, 입경이 다른 복수종의 폴리아미드 분말을 혼합하여 이용하여도 좋고, 혹은 종류가 다른 (예를 들면 11-나일론과 12-나일론 )것을 병용하여도 좋다.
다음에, 본 발명에 사용하는 (d) 수용성 폴리아미드는 반복 단위로서 아미드 구조를 가지고, 본 발명의 수성 셀프 록킹제 조성물에 있어서 실질적으로 용해한 상태에서 존재할 수 있는 폴리머를 말한다. 바람직하게는 50 ℃이하의 물에 투입 교반하여 10시간 이내에 투명한 균일 용액이 된 것이 이용된다.
이러한 수용성 폴리머는 공지이며 또 시판되고 있다. 통상은 주쇄 또는 측쇄에 수용성을 가져오는 극성기(極性基)를 가지는 폴리아미드 즉 변성 폴리아미드가 이용된다. 도입하는 극성관능기(極性官能基)를 가지는 화합물의 예로서는, 특개평 11-1166121호 공보에 개시되어 있는 아미노에틸피페라진, 비스아미노프로필피페라진, α-디메틸아미노 ε-카프로락탐 등의 제3급아미논이나 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜 등이 있고, 시판품으로서는 「 AQ나일론A-90, 동70 」 (토오레사제 ), 「토레진(Toresin)」테이고쿠가가쿠산교사제) 등을 들 수 있다. 이러한 수용성 폴리아미드는 복수종을 혼합사용하는 것도 가능하다. 이러한 수용성 폴리아미드를 비수용성 폴리아미드 분말과 병용하는 것에 의해, 조성물 중의 폴리아미드 분말이, 피착체의 나사부 표면에 가열 융착될 때의 가열 용해를 촉진시킴과 함께, 가열에 의한 이소시아네이트 화합물과의 반응 경화에 의해 형 성되는 폴리아미드 수지층 표면을 보다 균일한 것으로 한다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 사용하는 (b) 이소시아네이트 화합물은, 상기의 폴리아미드 분말이 가진 뛰어난 특성을 살리면서 나사 등의 피착체의 나사면에 효과적으로 밀착시키기 위해 유효한 성분이다. 이소시아네이트 화합물의 예로서는, 톨릴렌 디이소시아네이트 (TDI) , 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI) , 트리페닐메탄트리이소시네이트 (TTI) , 이소시아네이트 (HMDI) , 수첨(水添) 키실렌 디이소시아네이트 (H6XDI) , 이소포론 이소시아네이트 (IPDI) 등의 유기 디 또는 트리-이소시아네이트를 들 수 있지만, 물론 이들에 한정되는 것은 아니다. 이 이소시아네이트 화합물은, 이소시아네이트기 ( R - N = C = 0 )를 마스킹하여 상온에 있어서의 활성을 저하, 혹은 소실시킨 블록 이소시아네이트 화합물의 형태로 이용하는 것이 바람직하다.
즉 블록 이소시아네이트 화합물은, 반응성이 풍부한 이소시아네이트기를 블록제로 마스크하고, 상온에 있어서는 안정한 상태로 유지하고, 가열 처리에 의해서 그 마스크제를 해리(解離)하여 이소시아네이트기를 재생시켜, 가교 반응에 이용하는 타입의 화합물이고, 그 자신은 주지이다. 블록 이소시아네이트 화합물을 일반식으로 나타내면, 식 :
Figure 112004015471589-pct00001
여기서 B는 마스크제 잔기를 나타내고, n은 정수, 바람직하게는 2 또는 3 을 나타내고, 그리고 R은 유기기, 바람직하게는 탄소수 6 ~ 15의 2 또는 3 가의 방향족, 지환족(脂環族) 또는 지방족 탄화수소기를 나타낼 수 있다. 일반식중의 B를 형성하기 위한 마스크제로서는, 페놀, 크레졸 등의 페놀류, ε-카프로락탐 등의 락탐류, 메틸에틸 케토옥심 등의 옥심류 등이 사용 가능하고, 이러한 마스크제의 선택에 의해 해리 온도 (이소시아네이트기의 재활성화 온도)를 설정하는 것이 가능하다. 또, 이들 블록 이소시아네이트 화합물은, 계면활성제 등을 이용하여 수용매에 분산시켰을 때의 분산성에 뛰어난 것이 바람직하다. 이들 블록 이소시아네이트의 시판품의 구체적인 예로서는, 타케다야쿠힝고교(주)사제의 상품명 프로미네이트 시리즈 등을 들 수 있다. 또, 약간의 유기용제의 사용이 허용될 수 있는 경우는, MEK 등의 유기용제를 함유 하는 일본폴리우레탄고교(주)제 수계 블록 이소시아네이트 (BI-3 , 14 , 15 , 17 , 20 ) 등의 사용도 가능하다. 더욱이 상기 이소시아네이트류는 수용성 나일론 수지와도 가열에 의해 반응하여 밀착성을 증가시킬 뿐만 아니라 수용성 수지의 결점인 물로의 재용해를 막는 효과도 있다.
또한, 상기한 폴리아미드 분말과 이소시아네이트 화합물과의 혼합비는, 중량비로 전자 100 중량부에 대하여 후자 0.5 ~ 10 중량부인 것이 바람직하다. 이소시아네이트 화합물이 0.5 중량부보다 적으면 폴리아미드 가루 또는 코폴리아미드 가루의 피착체의 나사면으로의 융착시의 밀착성을 높일 수 없고, 또, lO 중량부를 넘으면 융착시에 발포 등을 일으키고, 도막(塗膜)의 외관 및 성능의 저하를 일으킬 우려가 있다.
본 발명은, 상기한 비수용성 폴리아미드 분말을 수용성 폴리아미드 용해 수용액에 분산하여 사용할 때에, 이들을 효율 좋게 분산시키기 위해서 (C) 계면활성제를 사용한다. 본 발명에 사용되는 계면활성제의 종류에 대해서는, 상기 폴리아미드 분말의 피착체의 나사면으로의 융착에 즈음하여 악영향을 미치는 것이 아니라면 적절의 것을 이용할 수 있지만, 바람직하게는 비이온계의 계면활성제가, 더욱 바람직하게는 폴리옥시 에틸렌형의 비이온계 계면활성제가 호적하게 이용된다. 이온계 계면활성제는 수용액의 pH의 변화에 영향을 받기 쉽고, 폴리아미드 분말 융착시에 착색, 변색을 일으키기 쉽다.
상기 계면활성제의 시판품의 구체적인 예로서는, 다이이치고교세이야쿠(주) 사제의 상품명 노이겐 시리즈 등이 있다. 계면활성제의 첨가량은 상기한 폴리아미드 분말 100 중량부에 대해서 5 ~ 20 중량부가 적당하다.
본 발명에 사용하는 (e) 물로서는, 증류수, 정제수, 이온 교환수 등이 보다 바람직하지만, 수도물이나 지하수를 사용하는 것도 가능하다. 또, 알코올 등의 물에 상용하는 용매도 소량이면 물과 조합하여 사용 가능하다.
본 발명의 셀프 록킹제 조성물은 대체로 다음과 같은 조성으로 배합하는 것이 바람직하다 .즉, 물 100 중량부에 대하여, (a) 비수용성 폴리아미드 분말 30 ~ 70 중량부 (더욱 바람직하게는 40 ~ 60 중량부 ) , (b) 이소시아네이트화합물 0.1 ~ 20 중량부 (더욱 바람직하게는 0.5 ~ 10 중량부 ) , (c) 계면활성제 0.5 ~ 20 중량부 (더욱 바람직하게는 2 ~ 10 중량부 ) , (d) 수용성 폴리아미드 1 ~ 30 중량부 (더욱 바람직하게는 5 ~ 20 중량부 )이다. 이와 같은 범위에서 조성물을 배합하면, 나사 부재 등의 피착체로의 도포 시에 적절한 점도나 틱소트로피(thixotropy)성을 가지는 디스퍼션이 얻어진다.
본 발명은, 더욱이 목적에 따라 여러가지 첨가제를 배합할 수 있다. 예를 들면 본 발명의 셀프 록킹제 조성물의 발포를 억제하기 위해 소포제를 첨가하는 것은 유효하다. 또 피착체와의 밀착을 향상시키는 목적으로 에폭시 수지 등의 밀착 부여제를 첨가하여도 좋고, 이 외에도 충전제, 착색제, 레벨링제, 방청제 등을 첨가하는 것도 가능하다.
다음에, 상기의 각 성분을 사용하여 본 발명의 셀프 록킹제 조성물을 조정하는 방법에 대해서 일례를 들어 설명한다.
1. 증류수에 계면활성제 및 필요에 따라서 소포제를 첨가하여 교반하고 용해하는 공정.
2. 상기 용액에 폴리아미드 분말을 첨가하여 교반하고 분산하는 공정.
3. 수용성 폴리아미드 수용액을 첨가하여 교반하는 공정.
4. 이소시아네이트 화합물의 수(水)분산액을 첨가교반하는 공정.
5. 필요에 따라서 색제, 방청제 등을 첨가해 교반하는 공정.
이러한 각 공정의 순서는 상기한 대로 한정되는 것이 아니고, 복수 성분을 한번에 투입 혼합하여도 좋고, 또 상기 각 공정의 순서를 변경하는 것도 가능하다.다만 어느 한 경우도 수용성 폴리아미드는 일찍이 수용액으로서 이용하는 것이 특히 바람직하다. 최종적으로 피착체의 형상이나 크기에 맞추어 도포하기 쉽도록 임의로 점도나 틱소트로피성을 조정하여, 디스퍼션화 한다.
이와 같이 하여 얻어진 셀프 록킹제 조성물을, 예를 들면 나사 부재의 나사면의 적어도 일부에 도포하고, 물을 휘발시켜서 건조시킨 후 가열용착시키면, 피착체 (나사면 )에 폴리아미드가 강고하게 접착한 셀프 록킹 나사부재를 얻을 수 있다. 또한, 피착체의 나사면의 사전 처리로서는 수계 세정제나 석유계 용제 등에 의한 탈지 세정을 행하는 것이 바람직하다. 또, 피착체 부재의 재질로서는, 철, 동, 놋쇠, 스테인리스 등의 외에, 크롬, 아연, 크로메이트, 니켈 도금 처리 등 폴리아미드의 용착가공에 적용 가능한 내열성을 가지고 있는 것이면 금속 그 외의 것이어도 좋다.
또한, 피착체로서 M4 이하의 나사에 본 발명의 셀프 록킹제 조성물을 도포할 때에는, 조성물의 점도를 10 ~ 200 mPa·s, 틱소트로픽 비율을 1.0 ~ 3.0 으로 하는 것이 바람직하다. 상술한 점도나 틱소트로픽 비율 등 조성물의 성질과 상태는, 조성물 중의 각 성분의 종류나 첨가량 혹은 PH 변화 등에 의해 변동되기 쉽기 때문에, 충분한 관리가 필요하다.
다음에, 본 발명의 셀프 록킹 부재를 제조할 때의 공정을 그 각 공정마다 설명한다. 본 발명의 셀프 록킹제 조성물을 나사 부재의 나사면에 도포하려면, 예를 들면 실공소 62-23567호 공보, 동 62-23578호 공보, 동 60-20440호 공보, 실공평 4-27566호 공보에 개시된 바와 같은 도포 장치를 이용하여 도포할 수 있다. 이 때, 도포되는 피착체 자체를 100 ℃ 이하이면 가열하여도 좋다. 또, 피착체 부재로서는, 부재의 재질이 금속제이며 나사면을 가지는 것이면 어떠한 것이라도 좋고 특별히 한정되지 않는다.
셀프 록킹제 조성물이 도포된 부재는, 조성물 중의 물이 대체로 증발할 때까지 건조되면 좋다. 이 건조 공정은, 실온 ~ 120 ℃의 온도에서 행하여지고, 바람직하게는 완전하게 물이 증발할 때까지 실시하는 것이 이상적이다. 이렇게 하는 것에 의해 가열 융착 시의 수지의 발포를 방지할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 셀프 록킹제 조성물을 부재 표면에 융착 및 반응 밀착시키기 위해, 이어서 가열 융착 공정으로 옮긴다.
이 공정은 180 ~ 300 ℃의 범위에서 가열하고 폴리아미드 분말을 용융하여 피착체에 잘 융합시키는 것과 함께 이소시아네이트 화합물의 반응에 의해 피착체 표면에 밀착시킨다. 이 공정에 있어서의 가열 온도는 정확하게는 사용한 폴리아미드 분말의 융해 온도 및 이소시아네이트 화합물 (특히 블록 이소시아네이트의 해리 온도 ) 그 외의 조건을 가미하여 임의로 결정된다. 그리고, 이것을 상온까지 냉각하는 것으로, 셀프 록킹 수지층이 피착체의 나사면의 임의 개소에 형성된 셀프 록킹 부재가 제조된다.
폴리아미드와 이소시아네이트 화합물과는 전술의 가열에 의해서 반응하여 가교 구조를 형성하지만, 이 가교 구조에는 폴리아미드 (수불용성(水不溶性) 폴리아미드 및 수용성 폴리아미드)를 가지는 활성 수소와 이소시아네이트기와의 반응에 의한 화학적 가교 구조의 폴리아미드 구조와 이소시아네이트 화합물 자체의 반응에 의한 중합체 구조와의 조합 구조 등이 있다.
상기의 각 공정은 각각이 독립하여 갖추어져도 좋고, 예를 들면 실공평 4 -27566호 공보에 개시된 바와 같은 도포 장치에 가열 장치나 냉각 장치를 병설하고, 도포 공정으로부터 가열 융착 공정을 거쳐 냉각 공정까지를 한 번에 처리하여도 좋다.
상기와 같이 형성된 셀프 록킹 수지층은, 예를 들면 나사를 피착체로 하였을 경우에는 나사면의 전체에 형성되어도 좋고, 혹은 일부에 형성되어도 좋다. 또, 본 발명의 셀프 록킹 부재의 구체적인 용도로서는, 특개평 10-288214호 공보, 특공평 4-20093호 공보, 특공평 5-70005호 공보 등에 개시된 여러가지 용도로에 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타낸다.
< 실시예 l >
정제수 80 중량부, 계면활성제 7 중량부 (노이겐 ET-115 다이이치고교세이야쿠(주)사제 ) , 소포제 6 중량부 (디포머(Defoamer) 5013 산놉코(주)사제 ) , 블록 이소시아네이트 5 중량부 ( 프로미네이트 XC-929C 타케다야쿠힝고교(주)사제 ε카프로 락탐 블록 디페닐메탄 디이소시아네이트 화합물 25% 함유 ), 나일론12 50중량부 (OLGASOL 2002 UD NAT COS 엘프·아토켐재팬사제 평균 입경 4 ~ 6 ㎛), 수용성 나일론 20% 수용액 50중량부 (AQ나일론A-90 토오레(주)사제 ) , 방청제 1.5 중량부 (트리에탄올아민)를 혼합하여 디스퍼션화하여 셀프 록킹제 조성물을 조정하였다.
< 실시예 2 >
정제수 60 중량부, 계면활성제 0.5 중량부 (노이겐 ET-115 다이이치고교세이 야쿠(주)사제) , 소포제 0.5 중량부 (디포머 5013 산놉코(주)사제 ) , 블록 이소시아네이트 20 중량부 (프로미네이트 XC-929C 타케다야쿠힝고교(주)사제 ε-카프로락탐 블록 이소시아네이트 화합물 25% 함유 ) , 나일론11 80중량부 (리루산파우다 D-30 니폰리루산사제 평균 입경 30 ㎛) , 수용성 나일론 20% 수용액 50 중량부 ( AQ나일론A-9O 토오레(주)사제 )를 혼합하여 디스퍼션화하여 셀프 록킹제 조성물을 조정하였다.
< 실시예 3 >
정제수 110 중량부, 계면활성제 0.5 중량부 (노이겐 ET-115 다이이치고교세이야쿠(주)사제 ) , 소포제 0.5 중량부 (디포머 5013 산놉코(주)사제 ), 블록 이소시아네이트 5 중량부 (프로미네이트 XC-91O 타케다야쿠힝고교(주)사제 MEK 옥심 블록 톨릴렌 디이소시아네이트 화합물 44 % 함유 ), 나일론12 70중량부 (OLGASOL 2002 UD NAT COS 엘프·아토켐재팬사제 평균 입경 4 ~ 6 ㎛) , 수용성 나일론 20% 수용액 50 중량부 (AQ나일론A-90 토오레(주)사제 ) , 방청제 1.5 중량부 (트리에탄올아민)를 혼합하여 디스퍼션화하여 셀프 록킹제 조성물을 조정하였다.
< 비교예 1 >
정제수 100 중량부, 계면활성제 0.5 중량부 (상품명 노이겐 ET-115 다이이치 고교세이야쿠(주)사제 ) , 소포제 0.5 중량부 (상품명 디포머 5013 산놉코(주)사제 ) , 블록 이소시아네이트 20 중량부 (상품명 프로미네이트 XC-929C 타케다야쿠힝 고교(주)사제 ε-카프로락탐 블록 이소시아네이트 화합물 25% 함유), 나일론12 50중량부 (엘프·아토켐재팬사제 평균 입경 4 ~ 6 ㎛)를 혼합하여 디스퍼션화하여 셀프 록킹제 조성물을 조정하였다.
< 비교예 2 >
정제수 50 중량부, 계면활성제 0.5 중량부 (상품명 노이겐 ET-115 다이이치고교세이야쿠(주)사제 ) , 소포제 0.5 중량부 (상품명 디포머 5013 산놉코(주)사제 ), 블록 이소시아네이트 20 중량부 (상품명 프로미네이트 XC-929C 타케다야쿠힝고교(주)사제 ε-카프로락탐 블록 이소시아네이트 화합물 25% 함유), 수용성 나일론 50% 수용액 100 중량부 (AQ나일론A-90 토오레(주)사제를 물에 미리 용해하여 수용액으로 하였다)를 혼합하여 디스퍼션화하여 셀프 록킹제 조성물을 조정하였다.
< 셀프 록킹 효과의 평가 시험 >
얻어진 셀프 록킹제를 M3 의 냄비나사(니켈 도금)에, 디핑(침지)에 의해 나사부의 전주(全周) 띠모양으로 코팅하고, 50 ℃ ×20 min의 건조 후, 이어서 200 ℃ × 20 min 의 조건에서 가열 융착하고, 자연 냉각하여 셀프 록킹 나사부재 작성하여 평가 시험을 행하였다. 평가 시험은, JASOF 106-87 에 준하고 n = 5 로 행하여 1회째의 비틀어 넣기 토크 및 1회째와 5회째의 되돌림 토크를 측정하여 그 평균치를 구하였다. 또, 융착 후의 외관, 시험 후의 수지의 벗겨짐의 유무에 대해서도 확인하였다. 그 결과를 표1에 나타낸다. 또한 표중의 베리에이션(Variation)이란, 나사 표면에 형성된 코팅막의 막후, 균일성 등 외관상의 변화를 눈으로서 확인한 것이다.
(0 ‥ 5개 모두 균일 △ ‥ 약간 불균일 ×‥ 막후가 불균일이고, 개체 차도 크다 )
또, 시험 후의 벗겨짐이란, 토크 시험 후의 나사 표면으로부터의 피막의 벗겨짐을 눈으로서 확인한 것이다.
(0 ‥ 5개 모두 벗겨짐 없음 △ ‥ 1 ∼2개에 약간 벗겨짐 있음 ×‥ 4 ∼5개에 분명한 벗겨짐이 발생하였다
Figure 112004015471589-pct00002
* 1: 원액에 기포가 많다
실시예 l 및 3의 셀프 록킹제 조성물은, 입경 10 ㎛ 이하의 폴리아미드 분말을 수용성 나일론 용해 수용액 중에 분산시켜 디스퍼션화하였으므로, 조성물의 레벨링성이 개선되어 도부(塗付) 수지의 도부할 때의 피막 두께의 컨트롤이 용이해진 것에 의해, 가열용착 및 열반응 후의 피막층 (셀프 록킹 수지층 )의 두께 범위 등의 정도가 향상하였다. 따라서, 클리어런스(clearance)가 좁은 소나사에 가공한 경우, 입경 10 ㎛를 넘는 폴리아미드 분말을 사용하고 있는 실시예 2에 비해, 반복성, 소나사 적합성에 뛰어나고, M4 이하의 소나사를 사용하는 PC나 휴대이동통신기기 등의 이용에 대하여 유용하다.
비교예 1은 실시예 1에서 수용성 나일론을 제외하였을 경우이지만, 입경 10 ㎛ 이하의 폴리아미드 분말만의 첨가로는, 조성물의 점도가 높아지거나 틱소트로픽 비율이 커지기 쉽고 조성물로서의 성질과 상태 안정성이 부족해진다. 그 때문에 조성물 중에 피착체를 디핑 도포하였을 경우에는 막후의 베리에이션이 커지고, 또, 그 컨트롤도 어려워진다. 표 1중에서는 되돌림 토크의 측정시에 5 개중 2 ~ 3개의 비율로 피복층의 벗겨짐이 생겼다. 이것은 피복층의 막후가 너무 두꺼워졌기 때문이라고 생각된다. 또, 비교예 2는 실시예 1에서 입경 l O ㎛ 이하의 폴리아미드 분말을 제외한 예이다. 이러한 셀프 록킹제 조성물로는, 조성물의 점도가 너무 높아져서 디핑 도포하였을 경우에 피복 수지층이 너무 두꺼워져서 벗겨지기 쉽게 된다. 이 때문에 이 조성물을 희석하여 점도를 저하시켜서 사용하면 이번은 액쳐짐을 일으키고, 막후가 부족하거나 소망의 형상으로 피복층을 형성할 수 없게 된다.
본 발명의 셀프 록킹제 조성물은, 용매가 물에서 기본적으로 유기용제를 거의 포함하지 않기 때문에 환경 및 인체에 대한 악영향이 거의 없다. 또, 유기용제를 사용한 셀프 록킹제 조성물에 비하여 나사면으로 도포하였을 때의 레벨링성이 높고, 또한, 가열 융착시의 액쳐짐이 일어나기 어렵기 때문에, 피복 수지층 (셀프 록킹제층 )의 막후나 형성 범위의 컨트롤이 용이하게 된다. 또 더욱이 국소 배기 설비, 방폭 설비 등의 설치를 필요로 하지 않는 것 때문에 제조 코스트를 낮게 억제할 수 있다.
또, 특히 입경 10 ㎛ 이하의 폴리아미드 분말을 이용한 계에서는, 조성물이 더욱 레벨링성이 더욱 개선되어 도부 수지의 도부할 때의 피막 두께의 컨트롤이 용이해지는 것에 의해, 열용착 및 가열 반응 후의 피막의 두께나 피막 형성 범위의 컨트롤의 정도가 보다 향상하고, 더욱이 피복층의 표면의 매끄러움이 보다 향상하기 때문에 셀프 록킹 부재로서의 성능이 향상하는 것과 함께 개체차에 의한 변동이 적게 된다. 따라서, 셀프 록킹 부재로서의 반복 사용성, 소나사 적합성에 뛰어나기 때문에, 특히 M4 이하의 소나사를 사용하는 PC나 휴대이동통신기기 등의 이용에 대하여 유용하다.
더욱이 피착체의 나사면에 도포했을 때에도 비교적 빠른 수용매의 휘발성 즉 건조성을 가지기 때문에, 양산성에 뛰어나다. 또, 셀프 록킹제 조성물 중에 방청제를 함유하는 계에서는 피착체 금속 표면의 부식을 방지할 수 있고, 게다가 방청제로서 트리에탄올아민을 선택하면 건조 공정 중의 악취도 방지할 수 있다.

Claims (12)

  1. (a ) 비수용성 폴리아미드 분말,
    (b ) 이소시아네이트 화합물,
    (C ) 계면활성제 및
    (d ) 수용성 폴리아미드를 물에 용해·분산하여서 된 수성 디스퍼션으로 이루어진 것을 특징으로 하는 셀프 록킹제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 비수용성 폴리아미드 분말의 입경이 10 ㎛ 이하인 셀프 록킹제 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (a) 비수용성 폴리아미드 분말이, 11 나일론, 12 나일론 및 이러한 공중합체로부터 선택되는 적어도 l의 폴리아미드의 분말인 셀프 록킹제 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (b) 이소시아네이트 화합물이, 이소시아네이트기를 마스킹한 블록 이소시아네이트 화합물인 셀프 록킹제 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (C) 계면활성제가, 비이온계 계면활성제인 셀프 록킹제 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 (C) 계면활성제가, 폴리옥시에틸렌형의 비이온계 계면활성제인 셀프 록킹제 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (d) 수용성 폴리아미드가, 수용성 관능기를 분자내에 가진 변성 폴리아미드인 셀프 록킹제 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 (a)~(d)의 배합비가, 물 100 중량부에 대해서, (a) 비수용성 폴리아미드 분말 30 ~ 70 중량부, (b) 이소시아네이트 화합물 0.1 ~ 20 중량부, (c) 계면활성제 0.5 ~ 20 중량부, (d) 수용성 폴리아미드 l ~ 30 중량부인 셀프 록킹제 조성물.
  9. 제4항에 있어서, 상기 (b) 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기를 마스킹하는 블록제가 페놀류 및 옥심류로부터 선택되는 셀프 록킹제 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 수성 디스퍼션이 (d) 수용성 폴리아미드를 용해한 수용액 중에, (a) 비수용성 폴리아미드 분말과 (b) 이소시아네이트 화합물과 (C) 계면활성제를, 용해·분산시켜서 얻은 수성 디스퍼션인 셀프 록킹제 조성물.
  11. 제1항에 기재된 셀프 록킹제 조성물을 록킹 부재의 나사면의 적어도 일부에 도포한 후, 가열 처리를 행하는 것에 의해 수지층을 형성한 것을 특징으로 하는 셀프 록킹 부재.
  12. 제11항에 있어서, 상기 셀프 록킹 부재가, 직경 4 mm 이하의 나사 또는 너트인 셀프 록킹 부재.
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