JPH03173619A - 反応射出成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、反応射出成形品に係り、特に、ねじの締付は
強度の向上を志向した、ねじ部を有する反応射出成形品
に関するものである。

従来、反応射出成形品、たとえばウレタン発泡成形品（
以下成形品という）に関連部品を締付ける方法としては
、次の技術が知られている。

（１）成形品に穴明は後、タップ立てし、そこにポル１
へをねじ込んで部品を固定する。

（２）成形品にセルフタッピングし、部品を固定する。

（３）成形品に貫通穴を明け、当て金とボルトで部品を
固定する。

（４）成形品に穴明け、タップ立て後、ヘリコイルを嵌
め、そこにボルトをねじ込んで部品を固定する。

前記した技術（１）〜（４）のうち、限界ねじ締付はト
ルク、すなわち、成形品とそのねじ部を損傷することな
く部品を締付けできる最大の締付はトルク、が比較的大
きい第３番目の技術が最も一般的なものであり、通常実
施されている方法である。

しかしとこの方法では、締付は時に当て金が成形品にめ
り込みその成形品が座屈する場合をあり、締め付は強度
が十分とはいえなかった。また、貫通穴を明けるため、
気密性を必要とする容器類には実施できないという問題
点もあった。

さらに、前記技術（１）〜（４）の各方法とも穴明は加
工に工数がかかるという欠点もあった。

本発明の１−１的は、上記した従来技術の欠点を除去し
、ねじの締付は強度が高く、且つ加工工数を低減した、
ねじ部を有する反応射出成形品を提供するごとにある。

本発明によるねじ部を有する反応射出成形品は、比較的
密度の高いスキン層の如き表面層によ・つで囲ま才した
穴を有するつＩメタン発泡成形品の如き成形品本体と、
この穴内に配置されて前述の表面層によって保持された
めねじを有する部材とを有することを特徴としている。

また、本発明によるねじ部を有する反応射出成形品の成
形方法は、反応射出成形用のギＡ・ヒテイ内にねし部を
有する部材を位置決めし、このキャビイテ内にウレタン
発泡材料、例えば各種のアルコールまたはアミンにアル
キレンオキシドを付加して得られるポリエーテルポリオ
ール（１００重量部）と３級アミン類、スズ化合物等か
ら成る反応促進剤（触媒）（１〜５重量部）と水および
低沸点ハロゲン化アルキル等の発泡剤（３−５０重量部
）とアルキレンオキシド変成ポリジメチルシロキサン等
の整泡剤（１〜５重量部）と必要に応じてカーボンブラ
ック、ジアゾ化合物、シリカ、ガラス繊維等の顔料、染
料、充填剤を１〜・２０重量部配合したＡ液とＭＤＩ又
はＴＤＴ又はクルードＭＤＩ又はクルードＴＤＩ等から
成るＢ液を１００〜２００重量部混合注入して、前記ね
じ部を有する部組を−・体に成形して、前記ねじ部を有
する部月をスキン層の如き比較的密度の高い層（０，７
〜１．０　ｇ　／　ａｍ３）で固定することを特徴とし
ている。

以下本発明を図面に示ず実施例にもとづいて具体的に説
明する。

第１図は本発明によるねじ部を有する反応射出成形品の
一実施例を示す断面図である。第１図において符号１は
ねじ部を有するウレタン発泡成形品等の反応射出成形品
本体である。この反応射出成形に用いた材料（原液）は
、各種のアルコールまたはアミンにアルキレンオキシド
を付加して得られるポリエーテルポリオール（１００重
量部）と３級アミン類、スズ化合物から成る反応促進剤
（触媒）（１〜５重量部）と１−リクロルフルオル、４
　。

メタン（８〜３０重量部）の低沸点（３０〜７０°Ｃ／
１−〜３ｋｇ／印２）発泡剤および水（０，５〜１．０
重量部）からなるＡ液とＭＤＩ、又はＴＤＩ、又はクル
ードＴＤＩ又はクルードＭＤＴ（１００〜２００重量部
）のＢ液である。符号２は、この成形品本体１に形成さ
れたボス部、符号３は、成形品１のコア層、符号４は、
成形品本体１の強固なスキン層、５は、ねじ部を有する
部材即ちねじ付インサートであり、このねじ付インサー
１−５は、成形品本体１のボス部２に、スキンＪＣＱ４
で固着されて埋込まれている。

ここでスキン層の形成メカニズムについて述へると、前
述の材料Ａ液とＢ液とが高圧（約２００ｋｇ／■２）で
衝突混合し型キヤビテイ内に注入されると反応が始まり
このときの反応熱によって温度が７０〜１５０℃に上昇
し低沸点の発泡剤が気化し、型キヤビテイ内に発泡充填
する。このとき型キャビティ面およびインサー１−面に
接している部分の材料は型およびインサー１−によって
冷却されるため、気化した低沸点発泡剤が凝縮し無発泡
に近い状態になる。これがスキン層である。このスキン
層の密度は０．５〜１．１　ｇ　／（１）３で材料内部
のコア層の密度０．０５〜０．２ｇ／釧３より高い。ス
キン層の密度が高い程その強度（かたさ）は高くなる。

この関係を第１５図に示す。この強固なスキン層は原液
材料では低沸点発泡剤および触媒の配合比を大きくした
ときおよび成形条件で充填率を高くしたとき、さらに型
およびインサー＋−の温度を低くしたとき得られる。こ
れらの関係については第１６図〜第１．９図に示す。第
１図においてスキン層４で固着されて埋込まれているね
じ付インサート５は、はぼ円柱状の鋼製の部材であって
、第２図に示すように、その内側にめねじ６を形成する
とともに、その外側にねじ加工したものである。

このように構成した本発明によるねじ部を有する反応射
出成形品は、ねじ付インサートの外側周囲に強固なスキ
ン層４が形成され、これがねじ加工面に食い込んでいる
ために、ねじ付インサート５と成形品本体１−との接着
強度が高い。したがって、限界ねじ締付け１−ルクおよ
びスラス］へ力（ねじ締付は時における軸方向力に対す
るねじ付インサー１−の抵抗力）が従来に比べて向上す
る。

第１８図に示された実施例の限界ねじ締付けＩ−ルクは
約６０ｋｇ−ｃｍ（Ｍ５ねじ使用）であり、これを従来
技術のものと比較すると第３図の如くである。

この第３図は、従来技術並びに本発明の実施例とにおけ
る限界ねじ締付け１〜ルクを比較したグラフであり、Ｎ
０１１〜４は夫々前述の従来技術１〜４を示し、Ｎｏ、
５は第１図に示された実施例を示し、Ｎ０９６は後述す
る本発明の他の実施例を示す。

これらの限塀ねじ締付トルクの計測に当っては、Ｊａｐ
ａｎｅｓｅ　Ｉｎｃｌｕｓｔｒ３−ａｌ　５ｔａｎｄａ
ｒｄ　（Ｊ　Ｉ　Ｓ）　Ｍ５ねじを使用し、トルクドラ
イバーで試験した。

また直径６ＩＩＩＩｎのタッピングねじを使用した。こ
のグラフから明らかなようにＮｏ、５に示す本発明の実
施例ではＮｏ、３に示す従来技術における２０ｋｇｍの
場合の３倍に向上していることが理解されるであろう。

また本実施例の成形品１は、従来のものと異なり、成形
後に穴明は加工を必要としないので、加工工数が低減す
るという効果もある。ここで第１図に示す実施例におい
て、限界ねじ締付トルクとインサー１〜外周面に固着し
たスキン層密度との関係は第２０図に示す通りである。

限界ねじ締付１−ルクはインサート外周面に固着したス
キン層密度が高い程高くなる。例えば限界ねじ締付トル
ク６０ｋｇ−ｃｎ＋以上必要なときは、スキン層密度を
０．６５　ｇ　／　ｃｍ３以」二にすればよい。第１図
の実施例では、第２図に示すねじ付インサート５を使用
したが、この代りに第４Ａ図、第４Ｂ図、第４Ｃ図のね
じ付インサーｈ　５　Ａ　、　５　Ｂ　、　５　Ｃを使
用してもよい。これらはいずれも鋼製である。第４Ａ図
のねじ付インサー１〜５Ａは、その内側にめねじ６を形
成するとともに、その外側を円柱状に形成し、そこにロ
ーレット加工を施したものである。このねじ付インサー
１〜５Ａは、第２図のねじ付インサー１−５とほぼ同し
く限界ねじ締付はトルクおよびスラスＩ・力を向上させ
る効果がある。

第４Ｂ図および第４Ｃ図のねじ付インサート５Ｂ、５Ｃ
は、その内側にめねじを形成すると共にその外側をそれ
ぞれ四角、六角の多角形状にし、そこに横溝７を設けた
ものである。外側を多角形状にすることによって、角部
が回転力に抵抗し、限界締付はトルクが前記ねじ付イン
サー１〜５，５Ａよりも向上し、横溝７を設けることに
よって、スラス１〜力も前記ねじ付インサート５，５Ａ
よりも向上する。

ねじ付インサートの各形状と限界ねじ締付はトルクとの
関係を第２１図に示す。なお、上記各ねじ付インサート
５，５Ａ、５Ｂ、５Ｇは、鋼製であるが、錆に限らず黄
銅、硬質アルミなどの金属製のものがよい。その理由は
、ねじ強度の必要上および後述する成形上の理由による
ものである。

次に第５図を参照して第１図に示されたねじ部を有する
ウレタン発泡成形品の成形方法を説明する。第５図にお
いて８は反応射出成形用型の上型、９は下型、９Ａは下
型９に穿設された堀込み、１０は上型８と下側９とで形
成されるキャビティ、１０Ａは、キャビティ１０のボス
成形部、１１はそこからキャビティ１０内へ成形材料を
注入するアフタミキサである。ねじ付インサート５は、
その開口端面が下型９の堀込み９Ａに挿入された状態で
キャビティ１０のボス成形部１０Ａ内に固定されている
。

したがって成形材料がキャビティ１ｏ内へ注入されたと
きその材料がねじ付インサート５のめねじ６内へ侵入す
ることはない。このように構成した第５図の反応射出成
形用型において、アフタミキサ１１から成形材料例えば
各種のアルコールまたはアミンにアルキレンオキシドを
付加して得られるポリエーテルポリオール（１００重量
部）と３級アミン類スズ化合物から成る反応促進剤（触
媒）（１〜５重量部）と１−リクロルフルオルメタン（
８〜３０重量部）の低沸点（３０〜ｂ〜３ｋｇ／（１）
２）発泡剤および水（０，５〜１．０重足部）から成る
Ａ液とＭＤＩ又はＴＤＩ又はクルードＴＤＩ又はクルー
ドＭＤＩ（１００〜２００重量部）から成るＢ液の混合
液をキャビティ１０内へ注入する。

注入された混合液はキャビティ１０内で反応して発泡硬
化したのち、−１−型８、下型９、ねじ付インサート５
によって冷却され、第１図に示すような内部がコア層３
で外表面およびねじ付インザー１−５の外側に強固なス
キンＷＪ４を形成した、ねじ部を有するウレタン発泡成
形品が成形される。

強固なスキン層はスキン層の密度を高くすることによっ
て達成できるが、このスキン層の密度に最も影響を及ぼ
すのは前述材料組成のうち反応促進／ｆＱと発泡剤であ
る。こ九らの関係については第１６図、第１７図に示し
た。

なお、ねじ（＝Ｊインサー１．５の開口端面は、成形品
本体４のボス部２から前記した下型９の堀込み９Ａの深
さだけ突き出ている。この成形においてねじ付インサー
１〜５として熱伝導率の大きい鋼製のものを使用したの
で、ボス成形部１０Ａにおける樹脂の反応温度とねじ付
インサー１．５の温度差によってねじ付インサー１〜５
の周囲の冷却が急速に行なわれ、ねじ付インザー１−５
の外側に強固で厚さの厚いスキン１η４が形成される。

したがって前記したように、限界ねじ締付けｈルクおよ
びスラス１〜力の優れた、ねじ部を有するつＩメタン発
泡成形品を成形することができる。

第６図は本発明の他の実施例を示すものである。

第６図において１Δはねし部を有するウレタン発泡成形
品等の反応射出成形品であり２Ａはこの成形品ＩＡに形
成されたボス部、１２はねじ部を有する部材に係るヘリ
コイルであり、このヘリコイル１２は成形品本体ＩＡの
ボス部２Ａにスキン層４によって固着さ九て埋込まれて
いる。

ヘリコイル１２は、鋼製であって第７図に示すように、
おねじとめねじの間に介挿することができる蛇腹状の弾
性体であって、例えばＩＩ　Ｅ　Ｌ　ｌ５ＥＲＴの商品
名でＴｓｕ４；ａｍｉ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによっ
て製造販売されているものがある。

このように構成した本実施例のねじ部を有するウレタン
発泡成形品本体ＬＡ（第６図）は、ヘリコイル１２の周
囲に強固なスキン層４が形成されさらにヘリコイル１２
の外側（おねし側）に樹脂が食い込んでいるために、ヘ
リコイル１２と成形品本体ｔ　Ａとの接着強度が高い。

なお３はコ、　１１゜ つ層である。したがって、第３図のＮｏ、６に示すよう
に、その限界ねじ締付１−ルクは、前記実施例（Ｎｏ、
　５　）には及ばないものの、４０ｋｇ−ｃｍ（Ｍ５ね
しの場合）に達し、前記した従来例（Ｎｏ、　３　）の
２０ｋｇ−ａｍの２倍に向」ニジていることがわかる。

この第６図に示された実施例の成形品は、ねじ部を有す
る部材として市販されているヘリコイル（例えば前記し
たへりサー１〜）を使用するため、ねし付インサー１〜
５を使用した前記第１図の成形品１よりも加工工数がさ
らに低減するという利点がある。

次に第６図に示されたねじ部を有するウレタン発泡成形
品の成形方法を説明する。第８図は、第６図に示された
実施例の成形に使用される反応射出成形用型の一例を示
す断面図である。この第８図において、第５図と同一番
号を付したものは同一部分である。そして、ヘリコイル
１−２は頭部］−３八が下型９に加工されている堀込み
９Ｂに挿入されている鋼製のポル１−１３にねじ込まれ
た状態で、キャビティ］０のボス成形部１．　ＯＡ内に
固定されている。このように構成された第８図の反応射
出成形用型による成形方法は、前記した第５図の反応射
出成形用型による成形方法と全く同様である。成形終了
後、成形品１Ａからポル１−１３を抜き取ると第６図に
示すような成形品ＩＡになる。この成形において、ヘリ
コイル１２にポル１−１３がねじ込まれいてるので、ボ
ス部２Ａのヘリコイル１２の周囲がヘリコイル１２とポ
ル１へ１３によって急速に冷却され、ヘリコイル１２の
外側に強固で厚いスキン層４が形成される。

次に第９図を参照して本発明の更に他の実施例を説明す
る。第９図において、符号２１はボス部２１Ａに予めね
じ下穴２１Ｂが成形されたセル構造のコア層２２のみか
らなる反応射出成形品本体を示す。この成形品本体２１
において、ねじ下穴２１Ｂの周囲部分のセル構造は型（
図示せず）の冷却効果により、中心部のセル構造に比較
して高密度になっている。例えば、成形に用いた材料の
材料組成のうち発泡剤として水と低沸点ハロゲン化アル
キル等の発泡剤をそれぞれ０．５重量部と８重量部用い
たときのセル構造部および下穴２１Ｂの周囲部の密度は
、それぞれ約０．２ｇ／ｃｍ３と約０．７　ｇ　／　ｃ
ｒｎｌである。このように主にセル構造からなる反応射
出成形品本体２１は、発泡剤として水と低沸点ハロゲン
化アルキル等の発泡剤を使用する発泡方式によって成形
されるものである。次に第７図に示されたようなヘリコ
イル１２をこの成形品本体２１のねじ下穴２１Ｂに、ヘ
リコイル用タップ（図示せず）によりねじ立て加工を施
し、そこに前記ヘリコイル１２を第１０図に示すように
ねし込むことにより、反応射出成形品本体２１に容易に
めねじを形成することができる。

このように形成しためねじを利用して反応射出成形品に
付属部品を締結するためには、第１１図に示すように、
所定寸法のポル１−穴２３を穿設した鋼板等の側屈部品
２４を、反応射出成形品本体２１のボス部２ＬＡに当接
し、ボルト２５のねじ部をヘリコイル１２にねじ込むこ
とにより、前記鋼板４を反応射出成形品１に固定するこ
とができる。

このねじ部の限界ねじ締付けトルクは約２０ｋｇσ１で
あった。

次に、第１２図、第１３図及び第１４図を参照して本発
明の更に他の実施例を説明する。これらの図面において
、第９図、第１０図及び第１１図における符号と同一の
符号を付したものは同一部分である。

第１２図に示された反応射出成形品本体３１は、底部３
１Ａに予めねじ下穴３１Ｂが成形された表層部の高密度
のスキン層３４とその内部の低密度のセル構造のコア層
３２とからなっている。このようなスキン層と、その内
部のセル構造で形成されるコア層の２層からなる反応射
出成形品３１Ａは、発泡剤として低沸点ハロゲン化アル
キル等の発泡剤のみを使用する発泡方式によって成形さ
れるものである。

次に、成形品本体３１の高密度に形成されたスキン層３
４のねじ下穴３１Ｂに第１３図に示すようにヘリコイル
用タップ（図示せず）によりねじ立て加工をほどこし、
そこに第７図に示したよう、Ｈｉ。

なヘリコイル１２をねじ込むことにより、反応射出成形
品本体３１に容易にめねじを形成することができる。

このように形成しためねじを利用して反応射出成形品に
付属部品を締結するためには、第１４図に示すように、
所定寸法のポル１へ穴２３を穿設した鋼板等の付属部品
２４を反応射出成形品本体３１の底部３１Ａに当接し、
ボルト２５のねじ部をヘリコイル１２にねじ込むことに
より付属部品２４を反応射出成形品に固定することがで
きる。

この実施例は、前述したようにスキン層３４のねじ下穴
３１Ｂにヘリコイル１２をねじ込むようにしたので、ね
じ部の限界ねじ締付はトルクは前記実施例の場合より大
きく、約３０ｋｇ−ｃｎであった。

本発明に用いたウレタン発泡材料の組成のうちポリオー
ルとして４．４′−ジアミノジフェニルメタンのプロピ
レンオキシド付加物（４０重量部）グリセリンのプロピ
レンオキシドエチレンオキシド付加物（１０重量部）、
モノエタノールアミンのプロピレンオキシド付加物（５
０重量部）の３成分系を用いると、フオーム体の機械的
強度が市販の材料に比較して約２０〜３０％向上し、ま
た、耐熱性が３０〜５０℃向」ニする。またＢ液として
クレードＭＤＩを使用すればポリオールとの反応性が良
好でありまた安全性の点で問題がない。

前記各実施例において、ねじ付きインサート及びヘリコ
イルは鋼製であるとして説明されているが、他の金属又
は非鉄金属さらに強靭なプラスチック例えばＡＢＳ等を
使用することもできる。

又、反応射出成形品としてウレタン発泡成形品の例をと
って説明したが、本発明はウレタン発泡成形品に限らず
他の反応射出成形品にも適用できることは容易に理解で
きるであろう。

効果は前項（５）「発明の実施例」に記載した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるねじ部を有する反応射出成形品の
一実施例を示す断面図、第２図は第１１図に示された実
施例において使用されたねじ付インサートの一部断面拡
大斜視図、第３図は従来技術と本発明の実施例とにおけ
る限界線側け１−ルクを比較したグラフ、第４図（Ａ）
、（Ｂ）、（Ｃ）は夫々第２図に示されたインサーｌ−
の変形例を示す一部断面斜視図、第５図は第１図に示さ
れた成形品を成形するための型の断面図、第６図は本発
明の他の実施例を示す断面図、第７図は第６図に示され
た実施例にＪ３いて使用されるヘリコイルの拡大断面図
、第８図は第６図に示された成形品を成形するための型
の断面図、第９図は本発明の更に他の実施例における成
形品本体の断面図、第１０図は第９図に示された成形品
本体に更に加工を施した状態の成形品の要部を示ず拡大
断面図、第］−１−図は第１０図に示された成形品並び
にこれに取付けら、ｈた付属部品を示す断面図、第１２
図は本発明の更に他の実施例における成形品本体の要部
を示す断面図、第１３図は第９図に示された成形品本体
に更に加工を施した状態の成形品の要部を示す拡大断面
図、第１４図は第１２図に示された成形品並びにこれに
取付けられた付属部品を示す断面図、第１５図はスキン
層密度とスキン層のかたさとの関係を示すグラフ、第１
６図は１へリクロルフルオルメタンとスキン層密度との
関係を示すグラフ、第１−７図は反応促進剤とスキン層
密度との関係を示すグラフ、第１−８図は充填率とスキ
ン層密度との関係を示すグラフ、第１９図は型又はイン
サー１〜温度とスキン層密度との関係を示すグラフ、第
２０図はスキン層密度と限界ねじ線側けＩ・ルクとの関
係を示すグラフ、第２１図はねじ付きインサートの形状
と限界ねじ締付けトルクとの関係を示すグラフである。 １・・ウレタン発泡成形品、２・成形品１のボス部、３
・・成形品１のコア層、４・成形品１のスキン層、５　
＋　５　Ａ　ＨＬ）　Ｂ　ｇ　５　Ｃ・・・ねじ伺イン
サート、６・・めねじ、７・・・横溝、８１ユ型、９　
・下型、９Ａ・・下型掘込み、１０・・・キャビティ、
ＩＯＡ・・ボス成形部、１］・アフタミキサ、１２・・
ヘリコイル、１３・・ポル１へ。 口 婉 （Ｃ，Ｌ勢）牟４＼ケ■Ｗ乙キＹ （６釦／ｌ３）Ｓ装置ｉ／Ｌ−！ＦＹ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ねじ部を有する部材を一体に成形した反応射出成形
   品において、前記部材の外側周囲に、上記反応射出成形
   品の表面に形成されたスキン層と連続して上記スキン層
   と同程度に強固なスキン層を形成し、前記部材を固定し
   たことを特徴とする反応射出成形品。 ２、前記部材が、その外側にねじやローレットの如き凹
   凸が形成されたインサートであることを特徴とする反応
   射出成形品。