JP4630239B2 - 締結具 - Google Patents

Description

本発明は、繊維板同士、特にＭＤＦ（ミディアムデンシティファイバーボード）同士を結合する際に使用する締結具に関する。

繊維板同士、たとえば一つのＭＤＦの木口にもう一つのＭＤＦの一面を当ててビス（締結具）で結合するときに、ＭＤＦの表層密度（または硬さ）が無垢木材、集成木材などに比べ一般に高く、かつビスのねじ径がビスの先端部の錐径より大きいので、必要十分な下穴（パイロットホール）が開けられず、木口打ち込み時に割れが発生した。

上記問題を解決するため、ビス結合では別の工具を使用して下穴を開けることによりＭＤＦ木口の割れを防止したり、あるいは使用するビスの長さを短くし、かつできるだけ細くすることにより防止していた。しかし、下穴を別の工具で開けることは、それだけ手間がかかる。また、ビス径やビスの長さを小さくすることは必然的に繊維板同士の結合強度を小さくする。一方、密度の高い材質の部材同士の結合に使用できる締結具として、特開２００３−２１４４１７号公報に開示されたものがある。
特開２００３−２１４４１７号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された締結具は、用途が繊維板同士の結合とは異なるもので、未だＭＤＦなどの密度の高い繊維板同士を強固に結合できる締結具は見当たらない。

本発明の課題は、密度の高い繊維板同士の結合に対して、木口の割れが発生せず、かつ大きな結合強度が得られることである。

上記課題を解決するため本発明は、繊維板同士を結合する締結具であって、先導部、ねじ部、首下部および頭部を備え、先導部は錐状に形成され、かつ先導部の先端から後退した位置にこの先導部に外接する円の径（外接円径）が最大の部分があり、その最大外接円径はねじ部の外径より大きく形成されてなることを特徴とする。

このようにすることにより、繊維板同士を結合するときに、締結具の先導部は錐状に形成されるので締結具を回転させながら繊維板に押しつけることにより締結具の先導部は繊維板を切削しながら進入する。先導部の先端から後退した位置に外接円径が最大の部分があって、かつその最大外接円径はねじ部の外径より大きく形成されるので、繊維板に必要十分な径の下穴（パイロットホール）が開けられる。このため、ねじ部は先導部が開けた穴中を進入することができる。

さらに、繊維板は、後述の理由により弾力性があるので先導部の最大外接円径に相当する穴が開けられても、その直後にその穴が縮小し、ねじ部の外径より小さくなるのでねじ部が穴の内側に係止する（パイロットホール効果が発揮される）。このためビス保持力は確保され繊維板同士を締結具で強固に結合することができる。

さらに、最大外接円径をねじ部の外径より０．０５〜０．２ｍｍ大きく形成しておくことにより、繊維板の穴はその弾力性により縮小し、その下穴は確実に締結具のねじ部の外径より小さくなり締結具のねじ部は確実に係止する（パイロットホール効果）。

さらに、先導部の先端から基端にかけて螺旋状のねじを形成することにより、先導部の錐によって開けられた穴中を螺旋状のねじが食い込むことにより進入することができる。

次に本発明を構成する各要件についてさらに詳しく説明する。本発明の締結具は、繊維板同士を結合するものであるが、特にＭＤＦに対して好適に使用できる。
また、本発明の締結具は、先導部、ねじ部、首下部および頭部を備えるが、これらは同軸である。

締結具の先導部は、錐状に形成されるが、その形状は特に限定されず、たとえば三角錐、四角錐、多角錐あるいは異形錐などである。これらの錐の稜はできるだけ鋭利であることが好ましく、これらの錐の側面は中心軸側に凹ませた形状が良い。さらに先導部は、その先端から後退した位置に外接円径が最大の部分を有する。また、この最大外接円位置からねじ部側に向け先導部の基端にかけて滑らかに縮小させても良い。

最大外接円の直径は、ねじ部の外径より大きく形成され、０．０５〜０．２ｍｍだけ大きく形成されるのが良い。すなわち、ねじ部の外径をＤ_２ｍｍとすれば、最大外接円の直径Ｄ_１は、（Ｄ_２＋０．０５）〜（Ｄ_２＋０．２）ｍｍの範囲から選定される。この範囲のどの数値を選定するかは繊維板の含水率、密度、弾力性などを考慮して決めると良い。

先導部の錐側面には螺旋状のねじを形成すると良い。螺旋状のねじの形状やピッチは、最大外接円の直径の選定と同様に、繊維板の含水率、密度、弾力性などを考慮して決める。

ところで、繊維板は表層近くの密度が高く心層の密度は表層のそれに比べて低い。特に、ＭＤＦの表層は無垢木材や集成木材などに比べ硬いので締結具をねじ込む際のねじ込み抵抗が大きく、通常のビスではねじ込みが困難である。

繊維板は、熱硬化性接着剤を付着させた木質繊維を散布することにより形成したマットを所定の厚さに熱圧成形することにより形成される。木質繊維を散布することにより形成されるマットの木質繊維は、一般的にはランダムに配置されるので、これを熱圧成形して形成される繊維板は、木質繊維同士が交差した状態で接着されている。すなわち、一つの木質繊維において、その交差した部分は他の木質繊維と接触し接着剤により接着しているが交差していない部分は必ずしも他の木質繊維と接着した状態ではない。

このため、繊維板は材質が等方性で均質であるとともに多少の弾力性を有する。したがって、繊維板は、締結具の先導部により割れることなく所定の径Ｄ_１の穴が開けられ、その直後その穴は繊維板の弾力性により径Ｄ_１より小さくなるので締結具のねじ部が繊維板の下穴に係止し繊維板は締結具を確実に保持する。このようなことから本発明の締結具を使用することにより、一般の木材より硬い繊維板であっても、その表面に本締結具をねじ込むことができ、繊維板同士を強固に結合できる。

これに対して、繊維板以外の無垢木材などは、ねじ部の外径より大きい先導部により開けられた穴はその収縮が小さいので、その穴に対するねじ部の係止力は小さく、無垢木材などに対して本発明の締結具を使用しても保持力は繊維板ほど大きくはならない。

次に、締結具のねじ部は、断面円形の棒状部材の周りに螺旋状のねじを形成したものであるが、ねじの形状、ピッチなどは適宜の形状、大きさとする。また、ねじ部の長さは、結合すべきも繊維板の大きさ、厚み、密度（または硬さ）、用途（要求結合強度）などを考慮して決められる。

締結具の首下部は、結合すべき繊維板の厚さ、数などによって設けない場合（先導部、ねじ部および頭部）と、設ける場合（先導部、ねじ部、首下部および頭部）とがある。互いに結合すべき繊維板の数は二つ、三つまたはこれ以上の数も含まれる。互いに結合すべき繊維板の数が多い場合は、これらに対応させて首下部の長さを長くすると良い。なお、結合すべき繊維板のうち、首下部に対応する繊維板には、少なくとも首下部の直径に略等しい下孔を予め開けておくことが好ましい。これは締結具のねじ部が十分に相手の繊維板内にねじ込まれ、頭部とねじ部によって首下部に対応する繊維板を挟み込み確実に結合するためである。

本発明によれば、密度の高い材質の繊維板同士の結合に対して、木口の割れが発生せず、かつ大きな結合強度が得られる。

以下、本発明に係る締結具の実施形態を図面とともに詳細に説明する。なお、図１〜４において、同一または同等部分には同一符号を付けて示す。

図１は、本発明に係る締結具の第１実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。第１実施形態の締結具は、ＭＤＦ同士を結合する締結具であって、先導部１、ねじ部７、首下部９および頭部１１を備える。

先導部１は、錐状でかつ角錐状に形成される。先導部の側面は中心軸側に凹んだ凹面２となっている（図１（ｂ））。さらに、先導部の先端３から後退した位置４にこの先導部１に外接する円の径（外接円径）が最大の部分があり、その最大外接円径Ｄ_１はねじ部７の外径Ｄ_２より大きく形成され、最大外接円径Ｄ_１の大きさは、ねじ部７の外径Ｄ_２より０．０５〜０．２ｍｍ大きく形成される。たとえば、ねじ部７の外径Ｄ_２＝４．１ｍｍの場合、最大外接円径Ｄ_１＝４．１５〜４．３ｍｍとなる。ねじ部の外径Ｄ_２と長さは、繊維板同士を結合するに十分な結合強度となる値を採用する。

首下部９の長さは、結合すべき繊維板同士の内の最初に締結具を挿入する繊維板の厚さに略等しくすると良い。こうすることにより最初に締結具を挿入する繊維板を頭部１１によって他の繊維板に押さえつけて結合することができる。一般に首下部９の太さＤ_３はねじ部７の外径Ｄ_２より小さくするが、ねじ部７のねじの谷の径に等しくしても良い。頭部１１には十字溝１２を形成しておくことにより十字ドライバーなどで締結具をねじ込み可能にする。

第１実施形態の締結具は、その先導部１が錐状に形成されているので締結具を回転させながらＭＤＦに押しつけることにより締結具の先導部１はＭＤＦを切削しながら進入する。先導部の先端３から後退した位置４に外接円径が最大の部分があって、かつその最大外接円径をねじ部７の外径Ｄ_２より０．０５ないし０．２ｍｍ大きく形成する。

ＭＤＦは、表層近くの密度が高く心層の密度は表層のそれに比べて低い。ＭＤＦの表層は無垢木材や集成木材などに比べ硬いので、締結具をねじ込む際のねじ込み抵抗が大きく、通常のビスではねじ込みが困難である。また、ＭＤＦの木口に締結具を無理にねじ込むとＭＤＦの木口に割れが発生するおそれがある。しかし、本実施形態の締結具を使用することにより、ＭＤＦの表層に下穴を開けながらねじ込むため、密度の高い部分へのねじ込みが容易となる。ＭＤＦの木口に、ねじ部７の外径Ｄ_２に対して必要十分な径の下穴を開けながら、締結具をねじ込むため、ＭＤＦの木口に割れが発生することがない。

さらに、ＭＤＦは、熱硬化性接着剤を付着させた木質繊維を散布することにより形成したマットを所定の厚さに熱圧成形することにより形成される。マットの散布された木質繊維は、一般的にはランダムに配置されるので、これを熱圧成形して形成されるＭＤＦは、木質繊維同士が交差した状態で接着されている。すなわち、一つの木質繊維において、その交差した部分は他の木質繊維と接触し接着剤により接着しているが交差していない部分は必ずしも他の木質繊維と接着した状態ではない。

このため、ＭＤＦは材質が等方性で均質であるとともに多少の弾力性を有する。したがって、ＭＤＦに締結具の先導部により所定の径Ｄ_１の穴を開けても、その直後に穴がＭＤＦの弾力性により径Ｄ_１より小さくなるので締結具のねじ部がＭＤＦの下穴に係止し（パイロットホール効果）、ＭＤＦは締結具を確実に保持する。

図２は、本発明に係る締結具の第２実施形態を示し、（ａ）は締結具先端側の要部正面図、（ｂ）は右側面図である。第２実施形態の締結具は、その先導部１の後退した位置４（最大外接円位置）からねじ部７側に向け基端５にかけて滑らかに縮小させている。このようにすることにより先導部１の強度が増大する。第２実施形態の締結具におけるその他の部分の構成と作用は、第１実施形態の締結具の構成と作用に同じであるので、その説明を省略する。

図３は、本発明に係る締結具の第３実施形態を示し、（ａ）は締結具先端側の要部正面図、（ｂ）は右側面図である。第３実施形態の締結具は、その先導部の先端３から基端５にかけて螺旋状のねじ１３が形成される。

螺旋状のねじ１３を形成することにより、先導部１の錐によって開けられた穴中を螺旋状のねじ１３が食い込むことにより進入し易くなる。ＭＤＦが弾力性を有することによりＭＤＦは締結具に対する保持力が大きくなる。第３実施形態の締結具におけるその他の部分の構成と作用は、第１実施形態の締結具と構成と作用に同じであるので、その説明を省略する。

図４は、本発明に係る締結具の第４実施形態を示し、締結具の先端側の要部正面図である。第４実施形態の締結具は、その先導部の先端３から後退した位置４にかけて螺旋状のねじ１３が形成され、かつ後退した位置４からねじ部７側に向け基端５にかけて滑らかに縮小させている。

螺旋状のねじ１３を形成することにより、先導部１の錐によって開けられた穴中を螺旋状のねじ１３が食い込むことにより進入し易くなる。さらに、後退した位置４から基端５にかけて滑らかに縮小させることにより、先導部１の強度を増大させる。第４実施形態の締結具におけるその他の部分の構成と作用は、第１実施形態の締結具と構成と作用に同じであるので、その説明を省略する。

以上この発明を図示の実施例について詳しく説明したが、それを以ってこの発明をそれらの実施例のみに限定するものではない。要するに、この発明の精神を逸脱せずして種々改変を加えて多種多様の変形をなし得ることは云うまでもない。

本発明の締結具は、繊維板同士の結合に利用可能である。

本発明に係る締結具の第１実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図である。 本発明に係る締結具の第２実施形態を示し、（ａ）は締結具先端側の要部正面図、（ｂ）は右側面図である。 本発明に係る締結具の第３実施形態を示し、（ａ）は締結具先端側の要部正面図、（ｂ）は右側面図である。 本発明に係る締結具の第４実施形態を示す締結具先端側の要部正面図である。

符号の説明

１ 先導部
２ 凹部
３ 先端
５ 基端
７ ねじ部
９ 首下部
１１ 頭部
１３ 螺旋状のねじ
Ｄ_１ 先導部の最大外接円径
Ｄ_２ ねじ部の外径
Ｄ_３ 首下部の外径

Claims (3)

1. 繊維板同士を結合する締結具であって、先導部、ねじ部、首下部および頭部を備え、先導部は錐状に形成され、かつ先導部の先端から後退した位置に該先導部に外接する円の径（外接円径）が最大の部分があり、その最大外接円径はねじ部の外径より大きく形成されてなる締結具。
2. 請求項１において、前記最大外接円径はねじ部の外径より０．０５ないし０．２ｍｍ大きく形成されてなる締結具。
3. 請求項１または２において、前記先導部の先端から基端にかけて螺旋状のねじが形成されてなる締結具。

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