JP4019667B2

JP4019667B2 - Threaded molded product

Info

Publication number: JP4019667B2
Application number: JP2001258666A
Authority: JP
Inventors: 林大北谷
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: JP2003064238A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ（主として、雄ねじが切ってあるボルトに対する雌ねじ）やねじを備えた成形品を作製するためのフェノール樹脂成形材料を用いて成形加工したねじ付き成形品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気絶縁性を有するねじを入手する際には、雄ねじや雌ねじそのものを樹脂材料で形成する方法が行われていた。そしてこの方法においては、樹脂材料としては、滑剤を配合して量産性や成形性を高めたフェノール樹脂成形材料が主として用いられていた。
【０００３】
しかし、このような樹脂製のねじは、金属製のねじに比べて締め付けトルクの上限が低く、金属製のねじと同様に締め付けを行うと、ねじ山が破損してしまうという問題があった。また逆に、ねじ山が破損しない程度の締め付けでは、緩みが生じるという問題もあった。
【０００４】
そこで、ねじを形成する樹脂材料に充填剤を配合して、ねじの剪断強度を高め、これによって締め付けトルク、すなわちねじ山が破損するまでの最大トルクを引き上げることが検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが実際には、樹脂材料に充填剤が単に配合されているというだけでは、ねじの剪断強度を十分に高く得ることができないものであった。例えば、充填剤の組み合わせやガラス繊維による補強を検討して得られる剪断応力は、概ね４９〜６９ＭＰａ程度である。このように充填剤の単なる組み合わせ等では、ねじの剪断強度を高める効果は小さく、そのため締め付けトルクの増加の割合も小さくなることが確認されている。従って、ねじの緩みの問題も依然として残っているのである。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、量産性や成形性を維持しつつ、従来の樹脂製のねじよりも締め付けトルクを高めることができると共に、ねじの緩みを防止することができるフェノール樹脂成形材料を用いて成形加工したねじ付き成形品を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るねじ付き成形品は、フェノール樹脂１００質量部に対し、充填剤として、粉砕綿を５０〜６０質量部、滑剤として、モンタン酸カルシウムを０．０５〜１．００質量部含有するフェノール樹脂成形材料を用いて成形加工して成ることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
本発明においてフェノール樹脂としては、特に限定されるものではなく、一般に成形材料用として市販されている固体状又は液体（ワニス）状のものを用いることができる。またフェノール樹脂は、レゾール型とノボラック型とに大別されるが、特にノボラック型のフェノール樹脂を用いる場合には、このフェノール樹脂１００質量部に対し、ヘキサメチレンテトラミンを１５〜２５質量部添加するのが良い。このとき添加するヘキサメチレンテトラミンとしては、８０メッシュの篩に掛けたときの残留分が１質量％以下となるようなものを用い、好ましくは１５０メッシュの篩に掛けたときの通過分が９８質量％以上となるようなものを用いるのが良い。またフェノール樹脂として、液体（ワニス）状のものを使用する場合は、メタノール（ワニス全量に対して３０〜５０質量％）等の溶剤で希釈するのが好ましい。その理由は、フェノール樹脂成形材料を調製する際の各工程においてメタノールは揮発しやすく、成形品中に残留しにくいためである。
【００１１】
また充填剤としては、粉砕綿を用いるものであるが、この粉砕綿は、純綿を繊維長１〜３ｍｍ程度に粉砕することによって得ることができる。ここで、繊維がきつく縒り合わさった状態のものや、繊維径が３０μｍ以上であるものは、成形後の加工性に支障をきたすおそれがあるため、縒り合わせ加工が施されていないものであって、繊維径３０μｍ未満のものが好ましく、より好ましい繊維径は１０〜２０μｍ程度である。そして、フェノール樹脂成形材料を調製するにあたって粉砕綿は、フェノール樹脂１００質量部に対し、５０〜６０質量部含有されるものであり、このようなフェノール樹脂成形材料を用いると、従来よりも剪断強度が高められて締め付けトルクが著しく増加した樹脂製のねじを成形することができるものであり、また締め付けトルクの増加に伴って従来よりもねじをきつく締め付けることが可能となり、ねじの緩みも防止することができるものである。しかし、粉砕綿が５０質量部未満であると、フェノール樹脂成形材料を調製する際に原材料がミキサーに付着し易くなって量産性が低下する上に、成形品として得られたねじの剪断強度を高めることができないものであり、逆に６０質量部を超えると、フェノール樹脂成形材料を調製する際に溶融した樹脂が粉砕綿に吸収されてしまい、良好な玉形状の材料粒子を得ることができず、量産性が低下するものである。
【００１２】
また滑剤としては、金属石けんの１種であるモンタン酸カルシウムを用いるものであり、これを用いることによって、原材料を溶融する際に高分子重合物相互間の摩擦を低下させ成形加工性を向上させることができ、また、成形加工時に金型の金属面に対するフェノール樹脂成形材料の摩擦係数を低下させることによって、離型性を向上させることができるものである。その結果、成形品の表面外観がよく品質も均質になるのである。かかる効果を確実に得るためには、フェノール樹脂成形材料を調製するにあたってモンタン酸カルシウムは、フェノール樹脂１００質量部に対し、０．０５〜１．００質量部含有されるものである。モンタン酸カルシウムが０．０５質量部未満であると、フェノール樹脂成形材料の量産性及び成形加工性や離型性に支障をきたすおそれがあり、逆に１．００質量部を超えると、従来に比べて締め付けトルクが格段に向上した樹脂製のねじを形成することは不可能であって、ねじの緩みを防止することも不可能となる。
【００１３】
そして、上記のフェノール樹脂、充填剤、滑剤、必要に応じてヘキサメチレンテトラミン、メタノールを高速混合機に投入し、加熱しながら高速回転させ、混合・造粒して反応させることによって、フェノール樹脂成形材料を調製することができる。
【００１４】
その後、上記のようにして調製したフェノール樹脂成形材料を用いて、成形加工することにより、樹脂製のボルトやナット、あるいはこのようなねじを備えたねじ付き成形品を作製することができる。例えば、所定のボルト径を有する雌ねじ形状のキャビティを備えた金型に、上記のフェノール樹脂成形材料を圧縮成形することによって、樹脂製のボルト受け口を作製することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００１６】
（実施例１〜７及び比較例１〜９）
フェノール樹脂として、レゾール型フェノール樹脂である松下電工（株）製「ジメチレンエーテル型」（軟化点７０℃）、軟化点９０〜１００℃で分子量２８００〜３４００のノボラック型フェノール樹脂を用いた。
【００１７】
また充填剤として、粉砕綿である谷口製綿製「Ｋ−２」を用いた。
【００１８】
また滑剤として、モンタン酸カルシウムであるクラリアントジャパン（株）製「リコワックスＯＰ」、ステアリン酸亜鉛である大日化学工業（株）製「ＤｉｗａｘＺＸ」、ステアリン酸である日本油脂（株）製「粉末ステアリン酸」を用いた。
【００１９】
さらに、ヘキサメチレンテトラミンである三井東圧（株）製「Ｓ−４」、ガラス繊維である日本板硝子（株）製「ＲＥＳ０１５ＢＭ３８」、可塑剤としてメタノールを用いた。
【００２０】
そして、これらの原材料を用いて以下のようにしてフェノール樹脂成形材料を調製すると共に、その性能を評価した。
【００２１】
（１）フェノール樹脂成形材料の調製
高速混合機に表１及び表２に示す配合量で上記の原材料を投入し、１００℃となるまで加熱しながら高速回転させ、混合・造粒して反応させることによって、実施例１〜７及び比較例１〜９のフェノール樹脂成形材料を調製した。
【００２２】
（２）試験片の作製
試験片作製用の金型を用い、これに上記のようにして調製したフェノール樹脂成形材料を圧縮成形することにより、ウィットねじのボルト径Ｗ５／８を有する雌ねじであって、座面を支える部位がφ３０ｍｍの平面となるような試験片、すなわち雌ねじを備えた成形品を作製した。このときの成形条件は、金型温度を１７５〜１８５℃とし、硬化時間を試験片の最大肉厚×２０秒／ｍｍとした。
【００２３】
（３）量産性
フェノール樹脂成形材料の粒子は、成形加工に適した大きさ（φ６ｍｍ以下）に揃える必要がある。そこで、フェノール樹脂成形材料を目開きφ６ｍｍの篩に掛けたとき、この篩を通過できずに残った残留分が４０質量％を超えるものは、量産性に劣ると判断した。また、フェノール樹脂成形材料の調製時において、ミキサーへの付着量を目視により観察し、比較的多いものを量産性に劣ると判断した。これらの結果を表１及び表２に示す。
【００２４】
（４）成形性
試験片を目視により観察し、その外観の良否を判断した。また離型性の良否は、脱型時の抵抗感やキャビティへの成形付着物の有無によって判断した。そして、外観と離型性から成形性を総合的に評価した。その結果を表１及び表２に示す。
【００２５】
（５）締め付け最大トルク
ボルト径Ｗ５／８のウィットねじ（ボルト）をφ２８−１７のワッシャーに通し、これを試験片の雌ねじに締め付けていき、試験片に形成した雌ねじのねじ山が破壊されるまでの最大トルクをトルクレンチで測定した。結果を表１及び表２に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
表１にみられるように、各実施例のものはいずれも、量産性及び成形性に優れており、締め付けトルクが高いことが確認される。
【００２９】
これに対し、表２にみられるように、粉砕綿の含有量が多すぎる比較例３のものは、締め付けトルクは高いものの、量産性に劣っていることが確認される。また、モンタン酸カルシウムが含有されていない比較例５〜７のものや、モンタン酸カルシウムの含有量が少なすぎる比較例１及び８のものは、量産性や成形性に劣っていることが確認される。さらに、モンタン酸カルシウムの含有量が多すぎる比較例２，４及び９のものは、量産性及び成形性には優れているものの、締め付けトルクが低いことが確認される。
【００３１】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係るねじ付き成形品は、フェノール樹脂１００質量部に対し、充填剤として、粉砕綿を５０〜６０質量部、滑剤として、モンタン酸カルシウムを０．０５〜１．００質量部含有するフェノール樹脂成形材料を用いて成形加工しているので、締め付けトルクが高く、従来の樹脂製のねじよりもきつく締め付けを行うことができ、ねじの緩みを防止することができるものである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a screw (mainly female thread for bolts external thread are cut) relates threaded molded article molded by using a phenolic resin molding materials for producing a molded article having a Yaneji.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when obtaining a screw having electrical insulation, a method of forming a male screw or a female screw itself with a resin material has been performed. In this method, as the resin material, a phenol resin molding material in which a lubricant is blended to improve mass productivity and moldability is mainly used.
[0003]
However, such a resin screw has a lower upper limit of the tightening torque compared to a metal screw, and there is a problem that the screw thread is damaged when tightened in the same manner as a metal screw. Conversely, there is also a problem that loosening occurs when tightening to such an extent that the thread is not damaged.
[0004]
Therefore, it has been studied to add a filler to the resin material forming the screw to increase the shear strength of the screw, thereby increasing the tightening torque, that is, the maximum torque until the thread is damaged.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In practice, however, the shear strength of the screw cannot be sufficiently high simply by adding a filler to the resin material. For example, the shear stress obtained by considering the combination of fillers and reinforcement with glass fibers is about 49 to 69 MPa. Thus, it has been confirmed that the mere combination of fillers has a small effect of increasing the shear strength of the screw, and therefore the rate of increase in the tightening torque is also small. Therefore, the problem of screw looseness still remains.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and while maintaining mass productivity and moldability, it is possible to increase the tightening torque as compared to conventional resin screws and to prevent loosening of the screws. it is an object to provide a molding was threaded molded article using a phenolic resin molding materials possible.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the threaded molded product according to claim 1 of the present invention, 50 to 60 parts by mass of pulverized cotton as a filler and 0.05 to 1.00 mass of calcium montanate as a lubricant with respect to 100 parts by mass of a phenol resin. It is characterized by being molded using a phenol resin molding material containing part.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0010]
In the present invention, the phenolic resin is not particularly limited, and a solid or liquid (varnish) resin that is generally commercially available for molding materials can be used. The phenol resin is roughly classified into a resol type and a novolac type. In particular, when a novolac type phenol resin is used, 15 to 25 parts by mass of hexamethylenetetramine is added to 100 parts by mass of the phenol resin. Is good. The hexamethylenetetramine to be added at this time is such that the residue when it is passed through an 80 mesh sieve is 1% by mass or less, and preferably the passing fraction when passed through a 150 mesh sieve is 98 mass. It is good to use what becomes more than%. Moreover, when using a liquid (varnish) -like thing as a phenol resin, it is preferable to dilute with solvents, such as methanol (30-50 mass% with respect to the varnish whole quantity). The reason is that methanol easily volatilizes in each step when preparing a phenol resin molding material, and hardly remains in the molded product.
[0011]
As the filler, pulverized cotton is used. This pulverized cotton can be obtained by pulverizing pure cotton to a fiber length of about 1 to 3 mm. Here, those in which the fibers are tightly twisted and those having a fiber diameter of 30 μm or more are not subjected to twisting because they may hinder the workability after molding. The fiber diameter is preferably less than 30 μm, and the more preferable fiber diameter is about 10 to 20 μm. In preparing the phenolic resin molding material, the pulverized cotton is contained in an amount of 50 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the phenolic resin. It is possible to mold a resin screw with a significantly increased tightening torque due to the increased tightening torque. Also, as the tightening torque increases, the screw can be tightened more tightly than before and the screw can be prevented from loosening. It is something that can be done. However, if the pulverized cotton is less than 50 parts by mass, the raw material tends to adhere to the mixer when preparing the phenol resin molding material, and the mass productivity is lowered, and the shear strength of the screw obtained as the molded product is reduced. Conversely, if it exceeds 60 parts by mass, the melted resin is absorbed by the pulverized cotton when preparing the phenol resin molding material, and good ball-shaped material particles can be obtained. Therefore, mass productivity is reduced.
[0012]
In addition, as a lubricant, calcium montanate, which is a kind of metal soap, is used. By using this, the friction between the high molecular weight polymers is reduced and the moldability is improved when the raw material is melted. In addition, the mold releasability can be improved by reducing the coefficient of friction of the phenol resin molding material against the metal surface of the mold during the molding process. As a result, the surface appearance of the molded product is good and the quality is uniform. In order to reliably obtain such an effect, in preparing the phenol resin molding material, calcium montanate is contained in an amount of 0.05 to 1.00 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the phenol resin. If the calcium montanate is less than 0.05 parts by mass, there is a risk of hindering the mass productivity and molding processability and releasability of the phenolic resin molding material. Conversely, if it exceeds 1.00 parts by mass, In comparison, it is impossible to form a resin screw with a significantly improved tightening torque, and it is also impossible to prevent the screw from loosening.
[0013]
Then, the above phenol resin, filler, lubricant, if necessary, hexamethylenetetramine, methanol is put into a high speed mixer, rotated at high speed while heating, mixed and granulated to react, thereby forming a phenol resin The material can be prepared.
[0014]
Thereafter, by molding using the phenol resin molding material prepared as described above, a resin-made bolt or nut, or a threaded molded article having such a screw can be produced. For example, a resin bolt receptacle can be produced by compression-molding the above-mentioned phenol resin molding material into a mold having a female screw-shaped cavity having a predetermined bolt diameter.
[0015]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
[0016]
(Examples 1-7 and Comparative Examples 1-9)
As a phenol resin, a resol type phenol resin “dimethylene ether type” (softening point 70 ° C.) manufactured by Matsushita Electric Works, Ltd., a novolac type phenol resin having a softening point of 90 to 100 ° C. and a molecular weight of 2800 to 3400 was used.
[0017]
Moreover, as a filler, “K-2” made by Taniguchi, which is pulverized cotton, was used.
[0018]
In addition, as a lubricant, “Licowax OP” manufactured by Clariant Japan Co., Ltd., which is calcium montanate, “Diwax ZX” manufactured by Dainichi Chemical Industry Co., Ltd., which is zinc stearate, “Nippon Yushi Co., Ltd.” which is stearic acid, “ “Powdered stearic acid” was used.
[0019]
Furthermore, “S-4” manufactured by Mitsui Toatsu Co., Ltd., which is hexamethylenetetramine, “RES015 BM38” manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., which is a glass fiber, and methanol as a plasticizer were used.
[0020]
And while using these raw materials, while preparing the phenol resin molding material as follows, the performance was evaluated.
[0021]
(1) Preparation of phenol resin molding material The above raw materials are charged into the high-speed mixer at the blending amounts shown in Tables 1 and 2, and rotated at a high speed while heating to 100 ° C., and mixed and granulated to react. Thus, the phenolic resin molding materials of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 9 were prepared.
[0022]
(2) Preparation of test piece By using a mold for preparing a test piece and compression molding the phenol resin molding material prepared as described above, a female screw having a bolt diameter W5 / 8 of a wit screw was obtained. Thus, a test piece, that is, a molded product provided with a female screw, was prepared so that the portion supporting the seating surface became a flat surface of φ30 mm. The molding conditions at this time were such that the mold temperature was 175 to 185 ° C., and the curing time was the maximum thickness of the test piece × 20 seconds / mm.
[0023]
(3) The particles of the mass-produced phenol resin molding material need to be arranged in a size suitable for molding (φ6 mm or less). Therefore, when the phenol resin molding material was passed through a sieve having an aperture of φ6 mm, it was judged that if the residual content that could not pass through the sieve exceeded 40% by mass was inferior in mass productivity. Moreover, at the time of preparation of the phenol resin molding material, the amount of adhesion to the mixer was visually observed, and a relatively large amount was judged to be inferior in mass productivity. These results are shown in Tables 1 and 2.
[0024]
(4) The moldability test piece was visually observed to determine the quality of its appearance. Also, the quality of releasability was judged by resistance at the time of demolding and presence / absence of molding deposits on the cavity. And formability was comprehensively evaluated from the appearance and releasability. The results are shown in Tables 1 and 2.
[0025]
(5) Tightening torque Wit screw (bolt) with a bolt diameter of W5 / 8 is passed through a washer of φ28-17 and tightened to the female screw of the test piece, and the thread of the female screw formed on the test piece is destroyed. Maximum torque was measured with a torque wrench. The results are shown in Tables 1 and 2.
[0026]
[Table 1]

[0027]
[Table 2]

[0028]
As seen in Table 1, it is confirmed that each of the examples is excellent in mass productivity and moldability and has a high tightening torque.
[0029]
On the other hand, as seen in Table 2, it is confirmed that the comparative example 3 in which the content of pulverized cotton is too large is inferior in mass productivity although the tightening torque is high. Moreover, the thing of Comparative Examples 5-7 in which calcium montanate is not contained, and those of Comparative Examples 1 and 8 in which the content of calcium montanate is too small are confirmed to be inferior in mass productivity and moldability. The Furthermore, it is confirmed that the comparative examples 2, 4 and 9 having too much calcium montanate content are excellent in mass productivity and moldability but have a low tightening torque.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the threaded molded product according to claim 1 of the present invention is 50 to 60 parts by mass of pulverized cotton as a filler and 0.05 to 5% of calcium montanate as a filler with respect to 100 parts by mass of the phenol resin. Since it is molded using a phenolic resin molding material containing 1.00 parts by mass , the tightening torque is high, it can be tightened more tightly than conventional resin screws, and screw loosening can be prevented. It can be done.

Claims

100 parts by mass of phenol resin is molded using a phenol resin molding material containing 50 to 60 parts by mass of pulverized cotton as a filler and 0.05 to 1.00 parts by mass of calcium montanate as a lubricant. Threaded molded product characterized by comprising.