樹脂ネジの緩み防止方法（ポリアセタール）

質問

ポリアセタールでM9×1.25(ネジ長さ：8mm)のネジ部品(雄・雌)を製作しました。
【雄の詳細】ネジ長さ8mm
【雌の詳細】部品の外径：φ11mm(ネジ入口部の片側肉厚1mm)

トルクドライバーで社内規定トルク(100cN・m)で締付けたのですが、数日経つと手で緩む程にまで緩んでしまいました。(大体60cN・mぐらいまで)
色々検証を重ね、日に日にトルクが低下してくる事がわかり、緩み止めの検討を実施しました。
案としては雌のネジ入口部に段差を設け、雄にも突起を出し、ネジを回していき、最終的には突起が段差に入り込み逆回しができないような形状にしました。
しかし、雌の肉が薄い事もあり、変形してしまいいびつな形になってしまい、意匠部でもあるのでこの方法は断念しました。

接着も作業工程に影響が出るので避けたいところです。
なんとか部品の形状で解決したいのですが何か良案ありますでしょうか？
金型も出来上がっているので奇抜な変更はできません・・・。

何か参考になるものでも良いのでご返答をお願いします。

回答No.7

noname#230359

遅くなりましたが思いついたことが有るので書かせていただきます。
あまり知られていない事ですがネジが緩まないのはネジの頭と相手との摩擦係数
いよるものです。樹脂同士だと摩擦係数が低い為緩んできます。
ネジですと、いろいろ製品が出ているのですが寸法てきにきついのでバネ屋さん
にたのんでスプリングワシャーのようない1重の物を作ってもらい間にかませて
下さい。端同士が相手に食い込みゆるまないはずです。
たぶん数円で出来ると思います。

回答No.6

noname#230359

遅くなりましたが思いついたことが有るので書かせていただきます。
あまり知られていない事ですがネジが緩まないのはネジの頭と相手との摩擦係数
いよるものです。樹脂同士だと摩擦係数が低い為緩んできます。
ネジですと、いろいろ製品が出ているのですが寸法てきにきついのでバネ屋さん
にたのんでスプリングワシャーのようない1重の物を作ってもらい間にかませて
下さい。端同士が相手に食い込みゆるまないはずです。
たぶん数円で出来ると思います。

回答No.5

noname#230359

アドバイス漏れですが、ポリアセタール（POM）の有名な商品名は。
★ デルリン　★ ジュラコン です。
これ等は、機械的特性を上げたスペシャルなNo.があり、貴殿が
現在使用している物は、何でしょうか？
また、デルリンやジュラコンのスペシャルなナンバーの使用は
できませんか？
通常のPOMは、引張強さが54MPa（550kg/cm2）からの物もあります。

回答No.4

noname#230359

ポリアセタール製Ｍ９ねじに対し、100cN・m締付けトルクは強すぎる
という意味でした。<100cN・m ⇒ 1N･m ⇒ 0.102kg･m ⇒ 102kg･mm>

M9×1.25は、ねじ有効径；φ8.188mm、ねじ谷径；φ7.647mm
　　　　　　リード角（θ）；atan（1.25mm÷π×φ8.188mm）≒2.782°
　　　　　　摩擦係数；0.1として、摩擦角度atan（0.1）≒ 5.711°
102kg･mm ＝ W（kg）×（φ8.188mm/2）×tan（2.782°＋5.711°）
軸力Ｗ（kg）＝ 167kg
M9×1.25ねじの軸応力は、167kg÷（π/4×φ7.647mm×φ7.647mm）
≒ 3.64kg/mm2 ≒ 35.7N/mm2

雌ねじは、外径φ11mm×谷径φ9mmで、断面積は31.41mm2
雌ねじの軸応力は、167kg÷31.41mm2 ≒ 5.32kg/mm2 ≒ 52.1N/mm2

ポリアセタール（POM）の引張強さは、約620kg/cm2 ⇒ 6.2kg/mm2
雌ねじの谷径のＶ形状は、応力を集中させる形状です。
多分、雌ねじの円筒部品が伸びて、トルク減少を起していると考えます。

ポリアセタールの摩擦係数は、データで0.15程度ですが、計算では
少し低めの0.1（テフロンでの高め値）で計算しました。
以下が、参考データです。
http://www.acti-ve.co.jp/spincoater/siryoudai.html
以下は応力集中の資料です。
http://www.ai-link.jp/free/learning/kouza/04/answer/answer-p5.htm#top

やはり、PEEKやPPS等の硬度がある高機能樹脂に、
雌ねじ部品も含めて変更を検討した方が良いでしょう。

回答No.3

noname#230359

＞社内規定トルク(100cN・m)

これが厳しすぎるのでは？　この値を見直すことが必要かと思います。

下記資料で『推奨締付けトルクはねじり破断トルクの50％です』をそのまま適用したとして、Ｍ８､ＰＰ、で見ると、それぐらいの値になります。
しかしこの書き方はクリープ変形を考慮したものとは思えず、もっと低い値でもクリープ、力抜けは出ます。
ＰＣ（ﾛｯｸﾅｯﾄのみ鋼製）、Ｍ７×0.75、50cN・m、で温度サイクル試験を行うと、やはり1/2程度に低下した経験があります。

ダメなら、試されたような回転止めと、ＰＥＴボトル・キャップのような径方向での締付けはどうでしょう（現物見てください。特許が心配）

参考URL：

http://www.110.ne.jp/nejitech/makertech/chemis/planeji/tech_chemis_planeji_005.html

回答No.2

noname#230359

ねじは、M8×1.25（ピッチ）ではないでしょうか？

さて、ねじのトルクから軸力は計算できますか？
軸力が計算できれば、軸力÷ねじ谷径部断面積で、応力が求まります。

樹脂は、クリープ現象があります。
多分、クリープ現象が起きる応力になっている筈です。
又、貴社社内規定トルクは、ポリアセタール製M9？ねじ用でなく、
一般的な樹脂のねじトルクでしょうね。
PEEKやPPS等の硬度がある高機能樹脂なら、規定トルクを維持できるかも
しれません。<クリープ現象が起きない応力以内の軸力であるなら>

以上を確認しないと、軸力は保証できない（取付圧力が甘い）状態となり、
緩み止めをしても、目的が達していない事になる危険があります。

先ず、確認を

お礼

回答ありがとうございます。
ネジはM9×1.25で間違いありません。

ポリアセタールにしてはトルクが弱すぎるという事ですね？
確かに強く締めたいのは山々なのですが、この製品には耐薬品性も重視しなくてはいけなくて、締めすぎると薬品によるクラックが発生しやすくなります・・・。
軸力一度計算してみます。
解決策が見つかるかもしれませんので。

ありがとうございました！！

回答No.1

noname#230359

回答になっていませんが、参考まで。

ロックタイトなどの嫌気性接着剤をプラスチックに使用した場合、割れ等の不具合が生じることがあります。
(ヘリサート等を入れた場所でも同じ)
嫌気性接着剤を使う時は、メーカへの確認や、事前の試験を行ってからの方が良いでしょう。
使わないのが、ベストですね・・・・

お礼

ありがとうございます。
接着は極力使用しないと思いますが、最悪使用を考えています。
その際には参考にさせていただきます。
お忙しいところありがとうございます。