JPH0666308A - セルフロッキング部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 嫌気硬化性組成物層を螺合部材の螺着面に形
成し、これらの層を非水溶性層、すなわち、非水溶性ゾ
ル皮膜層で被覆することにより、組成物層の流れ出しを
抑えるとともに、べトツキを排除したセルフロッキング
部材を得る。さらに、液状物質に金属イオンを接触する
のみで前記非水溶性ゾル皮膜層を形成し得、極めて簡易
な製造方法を得る。 【構成】 セルフロッキング部材は螺合部材の螺着面に
嫌気硬化性組成物層を形成し、この組成物層を非水溶性
層で被覆して構成され、また、この製造方法は（ａ）螺
合部材の螺着面に嫌気硬化性組成物層を形成する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程によって形成された組成物層の表
面に、金属イオンでゲル化し得るゾル皮膜層形成液状物
質を塗布する工程、および（ｃ）前記（ｂ）工程によっ
て塗布されたゾル皮膜層形成液状物質に金属イオン含む
液状物を接触して非水溶性ゾル皮膜層を形成する工程に
よって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばネジ、ボルト、
ナット等の螺合部材の螺着面（締め付け部）にあらかじ
め接着剤を塗布しておき、締め付け時に緩み止めや密封
を自ら達成し得るセルフロッキング部材およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のセルフロッキング部材は通常、
ネジ、ボルト、ナット等の螺合部材の螺着面にあらかじ
め接着剤を内包したマイクロカプセル、反応開始剤およ
び締め付け部（螺着面）にそれらを定着させるバインダ
ーからなる組成物を塗布することにより構成される。

【０００３】ここで用いられる接着剤組成物として、例
えばアクリル酸エステル単量体、エポキシ樹脂等を内包
したマイクロカプセルおよびこれらの硬化剤からなる接
着剤組成物が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】マイクロカプセルに
より内包される公知の接着剤としては、前述のようにエ
ポキシおよびアクリル系接着剤に大別できる。

【０００５】アクリル系接着剤では、アクリルモノマ
ー、重合開始剤および重合促進剤のうち１つか２つをカ
プセル化することで反応の隔離を行なっている。

【０００６】また、エポキシ系接着剤では、エポキシ樹
脂、重合開始剤、および重合促進剤のうちエポキシ樹脂
のみのカプセル化またはその他２つのカプセル化により
反応の隔離を行なっている。

【０００７】これらの接着剤組成物はいずれも、螺着面
にプレコートする際に流れだしを防止して螺着面に定着
させることが必要であり、このため外観上固形でなけれ
ばならない。

【０００８】したがって、これらはあらかじめ液状成分
をマイクロカプセルに内包するか、または内包されなく
とも充填剤やバインダーを多く配合し、流れ出しやベト
ツキを防ぐ必要があった。

【０００９】さらに、この種の公知のマイクロカプセル
型接着剤組成物は以下の問題点がある。 １）螺合面に塗布する際に、接着剤組成物を有機溶媒で
希釈して塗布乾燥するという煩わしい工程が必要であ
り、また溶媒を使用するという点で作業環境の汚染を招
いていた。

【００１０】２）マイクロカプセル化の際に、接着剤の
粘度や性状に制限が加えられる。すなわち、前記接着剤
は低粘度で、かつ非水溶性でなくてはならない。また、
カプセル内部で重合が起こらないようにする。

【００１１】そのほかに接着剤自体を、螺合面に定着さ
せる方法としては、たとえば常態において流れない接着
剤を選択することも考えられる。すなわちホットメルト
接着剤を使用することでも接着剤のネジへの定着は達成
される。

【００１２】しかし、ここでも使用される接着剤には熱
溶着性であることという制限がある。また、ホットメル
ト接着剤のように締め付け後に硬化が発生しない系では
緩み止め効果は期待できない。

【００１３】さらに、ホットメルト樹脂によるロック力
を発生させるために、ネジまたはナットの螺合面に熱を
加えるが、これは高温であればネジに被覆したメッキ膜
の防蝕性を落とすことになり、また、高熱でなくとも加
熱に要する時間が作業上不都合となる。

【００１４】そこで、本発明の目的は螺合部材の螺着面
に嫌気硬化性組成物層を形成し、この組成物層を非水溶
性層で覆うことにより、バインダーの使用を排除し、上
述の公知技術に存する欠点を改良したセルフロッキング
部材およびその製造方法を提供することにある。

【００１５】

【問題点を解決するための手段】上述の目的を達成する
ため、本発明のセルフロッキング部材によれば、螺合部
材の螺着面に重合可能な（メタ）アクリル酸エステル単
量体および過酸化物重合開始剤からなる嫌気硬化性組成
物層を形成し、この組成物層を非水溶性層で被覆したこ
とを特徴とする。

【００１６】さらに上述の目的を達成するため、本発明
の製造方法によれば、次の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）
の工程からなることを特徴とする。 （ａ) 螺合部材の螺着面に重合可能な（メタ）アクリル
酸エステル単量体および過酸化物重合開始剤からなる嫌
気硬化性組成物層を形成する工程、（ｂ) 前記（ａ) 工
程によって形成された組成物層の表面に、金属イオンで
ゲル化し得るゾル皮膜層形成液状物質を塗布する工程、
（ｃ) 前記（ｂ) 工程によって塗布されたゾル皮膜層形
成液状物質に金属イオンを含む液状物を接触して、非水
溶性ゾル皮膜層を形成する工程。

【００１７】

【発明の具体的説明】以下、本発明を具体的に詳述す
る。本発明はまず、ネジ、ボルト、ナット等の螺合部材
の締め付け部（螺着面）に重合可能な（メタ）アクリル
酸エステル単量体および過酸化物重合開始剤からなる嫌
気硬化性組成物層を塗布等の手段により形成する。

【００１８】上述の重合可能な（メタ）アクリル酸エス
テル単量体としてはモノから多官能の（メタ）アクリル
酸エステルが挙げられ、これらの代表的な例としては、
例えば、トリメチロールプロパン（メタ）アクリレー
ト、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、
ヒドロオキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロオキ
シプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチルア
クリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリ
レート、シクロヘキシルメタアクリレート、ビスフェノ
ールＡ型ジ（メタ）アクリレート等である。

【００１９】また、過酸化物重合開始剤としては、具体
的には、有機ヒドロパーオキサイド等があり、この代表
的な例としては、過酸化ベンゾイルクメンーヒドローパ
ーオキサイド、タシャリーブチルーヒドロパーオキサイ
ド、メチルエチルケトンヒドロパーオキサイド等があ
る。この使用量は前述の重合可能な（メタ）アクリル酸
エステル単量体の重量に対して0.1 〜５重量％である。

【００２０】さらに、本発明にかかる上述の嫌気硬化性
組成物層は必要に応じて重合促進剤が含まれる。この重
合促進剤は上述嫌気硬化性組成物の重合を促進して所望
の硬化速度を得るためのものであって、この代表例とし
ては第１、２または３級アミン等のアミン類が挙げら
れ、特に第３級アミンが好ましいものである。第３級ア
ミンとしては、トリブチルアミン、トリエチルアミン、
Ｎ・Ｎージアルキルアリルアミン等があり、第２級およ
び第１級アミン賭しては、ピロリジンピパラジン等があ
り、そのほかに有機スルフォイミド類も使用されてい
る。

【００２１】さらに、本発明では、安定性を高める目的
でわずかな重合禁止剤、キレート剤、チクソ性付与剤、
可塑剤、着色剤（染料）等、嫌気組成物に対して逆の作
用を生じない範囲で使用してもよい。

【００２２】嫌気硬化性組成物の螺着面への塗布方法は
浸漬法は浸漬法、はけ塗り法、スプレー塗布法が採用さ
れるが、組成物が高粘性の場合には、ノズルから吐出さ
せる方法が適している。嫌気硬化性組成物の粘度は通常
数十〜数万cps 程度であり、これとチクソトロピック特
性との関連から、適当な塗布方法を選択すればよい。例
えば、粘度が 1000cps以下で、チクソ比が比較的小さい
ものはスプレー塗布や、浸漬の方法を用いるとよい。

【００２３】本発明では、上述のようにして螺合部材の
螺着面に形成された組成物層は、次いで非水溶性層で被
覆される。

【００２４】この非水溶性層の被覆は前記組成物層の表
面に金属イオンでゲル化し得るゾル皮膜層形成液状物質
を塗布し、この物質に金属イオンを含む液状物を接触し
て非水溶性ゾル皮膜層を形成することにより行なう。

【００２５】前述のゾル皮膜層形成液状物質の組成物層
表面への塗布は例えば、前記液状物質を任意形状の容器
中に填充し、この中に組成物層の形成された螺合部材を
浸漬することにより行なう。

【００２６】さらに、この塗布された液状物質の金属イ
オンを含む液状物との接触もまた、前述と同様、この液
状物を任意形状の容器中に填充し、この中に前述液状物
質の塗布された螺合部材を浸漬することにより行い、ゲ
ル化させて、非水溶性ゾル皮膜層を形成する。

【００２７】前述のゾル皮膜層形成液状物質はカルシウ
ム等の金属イオンと接触してゲル化し、非水溶性ゾル被
膜層を形成し得るものであって、具体的には、アルギン
酸アルカリ金属またはアンモニウム塩、ペクチン酸アル
カリ金属またはアンモニウム塩、ポリアクリル酸アルカ
リ金属またはアンモニウム塩、カルボキシメチル（また
はエチル）セルロースアルカリ金属またはアンモニウム
塩、珪酸アルカリ金属塩等であり、さらには、アルギン
酸アルカリ金属またはアンモニウム塩とゼラチンとの複
合層、ペクチン酸アルカリ金属またはアンモニウム塩と
ゼラチンとの複合層、ポリアクリル酸アルカリ金属また
はアンモニウム塩とゼラチンとの複合層、カルボキシメ
チル（またはエチル）セルロースアルカリ金属またはア
ンモニウム塩とゼラチンとの複合層、珪酸アルカリ金属
塩とゼラチンとの複合層等である。

【００２８】以下、本発明を添付図面を用いてさらに具
体的に説明する。図１は、本発明に用いられるボルトの
部分側面図を示し、ボルト１の螺着面（締め付け部）２
に組成物層３が塗布等の手段によって形成される。この
塗布方法については、いかなる手段を用いてもかまわな
いが、組成物が均一に、しかも適量付着するように、さ
らには、後述のとおり、この塗布層上に非水溶性層を形
成しやすくするように、粘度やチクソ比を調整すること
が重要である。

【００２９】図２はゾル皮膜層形成液状物質の塗布状態
を表した断面図であって、図１のボルト１をゾル皮膜層
形成液状物質４の充填された容器５中に浸漬し、これに
より組成物層３の表面に液状物質４が塗布される。

【００３０】前記図２のゾル皮膜層形成液状物質４は、
例えばアルギン酸ソーダ５％、およびゼラチン３％を含
む混合水溶液である。なお、前述のゾル皮膜層形成液状
物質を組成物層の表面に適用するには、前述の浸漬法の
ほかにスプレー塗装等であってもよい。

【００３１】図３は非水溶性ゾル皮膜層の形成状態を表
した断面図であって、図２のボルト１を金属イオンを含
む液状物６の充填された容器５中に浸漬して液状物６を
ゾル皮膜層形成液状物質に接触し、図４に示されるよう
に非水溶性ゾル皮膜層７を形成する。この場合、液状物
６は塩化カルシウムとホルムアルデヒドの混合水溶液で
あり、また、形成されたゾル皮膜層７はアルギン酸カル
シウム膜である。

【００３２】この結果、ボルト１の螺着面２上に形成さ
れた組成物層３はゾル皮膜層（非水溶性層）７で被覆さ
れ、常温乾燥の後、図４に示される本発明セルフロッキ
ング部材８を得る。

【００３３】なお、非水溶性のゾル皮膜を形成させる前
記金属イオンとしては、カルシウムの他にマグシウム、
アルミニウム、鉄、銅が挙げられるが、水溶液として使
用する場合は、具体的には乳酸カルシウム、塩化カルシ
ウム、塩化マグネシウム、炭酸カリウム、リン酸カリウ
ム、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化銅等があげられ
る。

【００３４】このゾル被膜層８（アルギン酸カルシウム
膜）の膜強度の改良としては、図２の液状物質４にアル
ギン酸ソーダとともにゼラチンまたはアラビアゴムを添
加し、また、図３の金属イオンを含む液状物６に塩化カ
ルシウム水溶液とともにホルマリン等のアルデヒドを添
加することにより、ゼラチンとアルデヒドの反応を利用
してアルギン酸カルシウム膜の強度（柔軟さ）をコント
ロールすることが可能である。

【００３５】上述の図２の膜成分を溶かした水溶液の粘
度は最適な膜を得るためには 10000ｃＰ以下であるのが
好ましく、さらに好ましくは2000ｃＰ以下である。この
ためアルギン酸ソーダ量は、0.1 部〜20重量部、好まし
くは0.５部〜５重量部用いて水溶液とするのが好まし
い。

【００３６】膜の補助成分として、前述のゼラチンある
いはアラビアゴムのほかに、水溶性ポリマーまたは乳化
樹脂が使用できる。これらの成膜補助成分の目的は増膜
後の膜の柔軟性および強度を得るためであり、いわば可
塑剤でも良く（水溶性と言う限定のもとで）、代表的な
例としは、ポリビニルアルコール、酢酸ビニルエマルジ
ョン、グリセリン、ヒドロオキシエチル（メタ）アクリ
レート等がある。

【００３７】これらの成膜補助成分は、アルギン酸ナト
リウム水溶液に適時添加して使用される。しかし、塩化
カルシウム水溶液に浸漬し、成膜するときに、これらの
補助成分が塩化カルシウム水溶液を汚染することを考え
て、あらかじめ塩化カルシウム水溶液に、アルギン酸ナ
トリウム水溶液に加えられている成膜補助成分の同量を
加えておくことが好ましい。

【００３８】なお、本発明は接着剤層若しくはシール剤
層に対する液状物質（アルギン酸ソーダ水溶液）のヌレ
性改良のために液状物質に界面活性剤を添加することも
できる。

【００３９】本発明にかかるプレコートボルト（セルフ
ロッキング部材）は基本的には非水溶性ゾル皮膜層（ア
ルギン酸カルシウム膜）の内部で組成物層が液状常態を
保っている。

【００４０】通常、液状常態の接着剤組成物を塗布した
ままでは、接着剤組成物の流れ出しが時間とともに発生
したり、運搬中にボルト同志の接触により、ボルトの汚
れが発生したり、もっとも基本的には液状物を塗布した
状態のままではベトツキにより、締め込み作業に支障を
きたす恐れがあり、本発明はこのような欠点を改良した
セロフロッキング部材ということができる。

【００４１】

【作用】本発明にかかるセルフロッキング部材（プレコ
ートボルト）は非水溶性ゾル皮膜層（アルギン酸カルシ
ウム膜）内部に嫌気硬化性組成物層を包んで形成され
る。したがって、締め付け時に膜が破断して内包された
前記嫌気硬化性組成物が流出し、空気としゃ断されて嫌
気状態となって重合を開始し、締め付け部材の締結が可
能となる。さらに、その製造工程においては、組成物の
溶媒希釈を必要せず、かつ簡便に製造ができる。

【００４２】さらに、本発明に使用される嫌気硬化性組
成物は通常は金属製のボルトと接触していると硬化が進
行することが考えられる。しかし、嫌気硬化性組成物の
嫌気硬化を起こさせるためには、本来、完全な空気の遮
断が必要である。逆にいえば空気の流通が行なわれてい
れば、金属に触れていても嫌気硬化は防がれていること
となる。本発明に使用されるアルギン酸カルシウム等の
ゾル被膜層はこの点に於いても優れている。つまり、ボ
ルトに嫌気硬化組成物を塗布し、その上にゾル被膜層を
形成した本発明部材（プレコートボルト）では、金属に
触れていながらも嫌気硬化性組成物の硬化は起こらず、
安定性が確保される。

【００４３】

【発明の実施例】

【実施例１】ボルトに塗布した嫌気硬化性接着剤は以下
の配合よりなる。 ◎配合物組成 ビスフェノールＡ型メタクリレート ９０部（商品名BP
E-4:新中村化学） 過酸化ベンゾイル ５部 チオサリチル酸 ５部 シリカ系充填剤 ５部 上記配合物をＭ１０クロメートボルトにディップ塗布
後、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン混合溶液（５％ア
ルギン酸ナトリウム、２％ゼラチン水溶液）に浸漬す
る。その後、すばやく塩化カルシウム、ホルムアルデヒ
ド混合溶液（５％塩化カルシウム、５％ホルムアルデヒ
ド溶液）に浸漬したところ、配合物の表面にアルギン酸
カルシウムの皮膜が形成され、嫌気性組成物は内部に液
状のままボルトに固定された。（この時、ゼラチンもホ
ルムアルデヒドにより不溶化処理された。）皮膜の乾燥
後も内部の配合物は液状の状態を示した。

【００４４】その後、締付トルク３００Kgｆ−cmで締め
付けたところ、前記被膜が破断されて内包された嫌気硬
化性組成物が流れ出し、空気としゃ断されて嫌気状態と
なって重合を開始し、ボルトは固着した。常温24時間後
の破壊トルクを測定し、結果を表１に示した。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１に示されるとおり、本配合物（組成
物）は３ケ月経過後も締め付け後の物性に変化はみられ
なかった。

【００４７】

【実施例２】 過酸化物カプセルを使用した例 ボルトに塗布した配合物の組成は以下の配合よりなる。 クメンヒドロパーオキサイド ５部 トリブチルアミン ５部 ヒ゛スフェノールＡ型メタクタレート (商品名BPE-2.6:新中村化学) ８０部 ヒドロキシブチルアクリレート（商品名HOB:共栄社油脂化学） １０部

【００４８】上記配合物をＭ１０クロメートボルトにデ
ィップ塗布後、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、アラ
ビアゴム混合溶液（５％アルギン酸ナトリウム、２％ゼ
ラチン、１％アラビアゴム水溶液）に浸漬する。その
後、すばやく塩カルシウム、ホルムアルデヒド混合溶液
（５％塩化カルシウム、５％ホルムアルデヒド溶液）に
浸漬したところ配合物の表面にアルギン酸カルシウムの
皮膜が形成され、嫌気性組成物は内部に液状のまま保持
された。（この時、ゼラチンもホルムアルデヒドにより
不溶化処理された。）皮膜の乾燥後も内部の配合物は液
状の状態を示した。

【００４９】その後、締め付けトルク３００ Kgf−cmで
締め付けたところ被膜は破断されて内包された嫌気硬化
性組成物が流れ出し、空気としゃ断されて嫌気状態とな
って硬化し、ボルトは固着した。常温12時間後の破壊ト
ルクを測定し、結果を表２に示した。

【００５０】

【表２】

【００５１】表２から明らかなように、本配合物は３ケ
月経過後も締め付けの物性に変化はとんどみられなかっ
た。

【００５２】

【発明の効果】以上のとおり、本発明は嫌気硬化性組成
物層を螺合部材の螺着面に形成し、この層を非水溶性
層、すなわち、非水溶性ゾル皮膜層で被覆することによ
り、組成物層の流れ出しを抑えるとともに、ベトツキを
排除し、かつ製造工程も、液状物質に金属イオンを接触
するのみで前記非水溶性ゾル皮膜層を形成し得、極めて
簡易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられるボルトの部分側面図であ
る。

【図２】ゾル皮膜層を形成し得る液状物質の塗布状態を
示した断面図である。

【図３】非水溶性ゾル皮膜層の形成状態を表した断面図
である。

【図４】本発明にかかるセルフロッキング部材の部分側
面図である。

【符号の説明】

１ ボルト ２ 螺着面 ３ 組成物層 ４ 液状物質 ６ 金属イオンを含む液状物 ７ ゾル皮膜層 ８ セルフロッキング部材

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 螺合部材の螺着面に重合可能な（メタ）
   アルリル酸エステル単量体および過酸化物重合開始剤か
   らなる嫌気硬化性組成物層を形成し、この組成物層を非
   水溶性層で被覆してなるセルフロッキング部材。
2. 【請求項２】 前記組成物層がさらに重合促進剤を含ん
   でなる請求項１に記載のセルフロッキング部材。
3. 【請求項３】 前記非水溶性層が金属イオンでゲル化し
   得るゾル被膜層形成液状物質に、金属イオンを含む液状
   物を接触することにより形成される請求項１に記載のセ
   ルフロッキング部材。
4. 【請求項４】 請求項３のゾル被膜層形成液状物質が、
   アルギン酸アルカリ金属またはアンモニウム塩、ペクチ
   ン酸アルカリ金属またはアンモニウム塩、ポリアクリル
   酸アルカリ金属またはアンモニウム金属塩、カルボキシ
   メチル（またはエチル）セルロースアルカリ金属または
   アンモニウム塩、および珪酸アルカリ金属塩から選択さ
   れる請求項３に記載のセルフロッキング部材。
5. 【請求項５】 請求項３のゾル被膜層形成液状物質がア
   ルギン酸アルカリ金属またはアンモニウム塩とゼラチン
   との複合層、ペクチン酸アルカリ金属またはアンモニウ
   ム塩とゼラチンとの複合層、ポリアクリル酸アルカリ金
   属またはアンモニウム塩とゼラチンとの複合層、カルボ
   キシメチル（またはエチル）セルロースアルカリ金属ま
   たはアンモニウム塩とゼラチンとの複合層および珪酸ア
   ルカリ金属塩とゼラチンとの複合層から選択される請求
   項３に記載のセルフロッキング部材。
6. 【請求項６】 以下の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の工
   程からなるセルフロッキング部材の製造方法。 （ａ）螺合部材の螺着面に重合可能な（メタ）アクリル
   酸エステル単量体および過酸化物重合開始剤からなる嫌
   気硬化性組成物層を形成する工程、（ｂ) 前記（ａ) 工
   程によって形成された組成物層の表面に金属イオンでゲ
   ル化し得るゾル被膜層形成液状物質を塗布する工程、
   （ｃ) 前記（ｂ) 工程によって塗布されたゾル被膜層形
   成液状物質に金属イオンを含む液状物を接触して非水溶
   性ゾル被膜層を形成する工程。
7. 【請求項７】 前記組成物層がさらに重合促進剤を含ん
   でなる請求項６に記載のセルフロッキング部材の製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記ゾル被膜層形成液状物質がアルギン
   酸アルカリ金属またはアンモニウム塩、ペクチン酸アル
   カリ金属またはアンモニウム塩、ポリアクリル酸アルカ
   リ金属またはアンモニウム金属塩、カルボキシメチル
   （またはエチル）セルロースアルカリ金属またはアンモ
   ニウム塩、および珪酸アルカリ金属塩から選択される請
   求項６に記載のセルフロッキング部材の製造方法。
9. 【請求項９】 前記ゾル被膜層形成液状物質がアルギン
   酸アルカリ金属またはアンモニウム塩とゼラチンとの複
   合層、ペクチン酸アルカリ金属またはアンモニウム塩と
   ゼラチンとの複合層、ポリアクリル酸アルカリ金属また
   はアンモニウム塩とゼラチンとの複合層、カルボキシメ
   チル（またはエチル）セルロースアルカリ金属またはア
   ンモニウム塩とゼラチンとの複合層および珪酸アルカリ
   金属塩とゼラチンとの複合層から選択される請求項６に
   記載のセルフロッキング部材の製造方法。