(57)【要約】【課題】耐食性、対環境性に優れたステンレス鋼製の紙連結釘【解決手段】側面に熱融性接着剤を塗布した紙製連結帯と、上記熱融性接着剤を介して等間隔に連結された複数の釘とからなり、上記釘は、化学組成が質量％で、Ｃ：０．００３〜０．０４，Ｓｉ：０．０５〜１．０％，Ｍｎ：０．０５〜０．５％，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．００５％以下，Ｃｒ；１０．５〜１８．０％，Ｏ：０．０１０％以下，Ｎ：０．００３〜０．０４％を含有し、更に、Ｎｂ：０．１〜０．８％，Ｔｉ：０．０１〜０．５％の１種以上を含有し、残部がＦｅおよび実質的に不可避的不純物で構成され、［Ｏ］＋［Ｓ］≦０．０１０％，［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］≦１８．５％である。【選択図】図２
2008025816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に熱融性接着剤を塗布した紙製連結帯と、上記熱融性接着剤を介して等間隔に連結された複数の釘とからなり、
上記釘は、
化学組成が質量％で、Ｃ：０．００３〜０．０４，Ｓｉ：０．０５〜１．０％，Ｍｎ：０．０５〜０．５％，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．００５％以下，Ｃｒ；１０．５〜１８．０％，Ｏ：０．０１０％以下，Ｎ：０．００３〜０．０４％を含有し、更に、Ｎｂ：０．１〜０．８％，Ｔｉ：０．０１〜０．５％の１種以上を含有し、残部がＦｅおよび実質的に不可避的不純物で構成され、［Ｏ］＋［Ｓ］≦０．０１０％，［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］≦１８．５％であるフェライト系ステンレス鋼の線材より加工され、
上記釘を高周波加熱により加熱して上記熱融性接着剤に固着した
ことを特徴とする紙連結釘。
【請求項２】
上記線材は、さらに、質量％で、Ｎｉ：１．０％以下，Ｃｕ：１．０％以下，Ｍｏ：３．０％以下の１種以上を含有することを特徴とする、請求項１に記載の紙連結釘。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、釘打機に使用される連結釘に関し、特に紙の紙製連結帯を用いて連結される紙連結釘に関する。
【背景技術】
【０００２】
釘打機に使用される釘は、並列且つ等間隔に並べて連結されているが、釘打機に装着されるマガジンの形式により、連結形式が真直状のスティック形、螺旋状のコイル形に分かれる。スティック形の連結釘の紙製連結帯としては、紙、プラスチックが用いられる。
【０００３】
紙連結の長所は、対環境性がよい点である。釘の打ち込み後に残留した紙製連結帯は焼却して廃棄できるからである。そして、紙連結の場合、釘と紙との接着方式として能率や費用の点から、高周波加熱した釘を紙製連結帯の側面に塗布された熱溶融性接着剤（例えばいわゆるホットメルト）に当てて溶着し、この熱溶融性接着剤を介して多数の釘を連結させる方式（特許文献１参照）を用いていた。
【０００４】
高周波加熱の利点としては、自己発熱なので、熱効率が良いこと、急速加熱ができるので酸化が極めて少ないこと、局部加熱ができること、周波数の選定により硬化層深さの選定が自由であること等のメリットがある。
【０００５】
このように、紙連結釘は対環境性の面からも生産効率の面からも好ましいものであった。
【特許文献１】特開２００２−６１６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、紙連結には釘の材質によっては連結が困難な点がある。すなわち、近年、ステンレス鋼製の釘はその耐食性を活かして百年の防錆を謳う高耐久住宅や、錆が原因で発生する合板施工における黒しみの対策として使用されているのであるが、従来、このステンレス鋼製の連結釘は、ワイヤまたはプラスチックの紙製連結帯で連結され、紙の紙製連結帯は使用されていなかった。その理由は、高周波加熱の欠点として非磁性の金属には適用できない点がある。非磁性であると上記コイルで高周波電流を流しても、金属中に強い磁界が発生しないため表面にうず電流が発生しにくいからである。
【０００７】
ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレスは釘材料としては好適であるが、非磁性であるため釘の高周波加熱が適用できず、また、高周波加熱以外のガスバーナ加熱や連結テープの事前加熱によっては高速加熱は困難で連結速度が遅くなり経済的でない、との理由からステンレス釘（ほとんどがＳＵＳ３０４）は連結方式としてワイヤ連結またはプラスチック連結を採用せざるを得なかった。
【０００８】
ところで、非磁性のオーステナイト系ステンレスとは異なり、磁性を有するステンレス鋼種も存在する。ところが、マルテンサイト系ステンレスでは、耐食性が低く、釘材料としては採用できず、パッシペイト処理と呼ばれる不動態化処理をすることで耐食性を上げることはできるが、コスト高となり市場性がなかった。また、フェライト系ステンレスでは、例えば代表的なＳＵＳ４３０は耐食性に問題がある。したがって磁性を有するステンレス鋼を用いての紙連結釘も実現しなかった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決し、耐食性、対環境性に優れたステンレス鋼製の紙連結釘を安価に提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、側面に熱融性接着剤を塗布した紙製連結帯と、上記熱融性接着剤を介して等間隔に連結された複数の釘とからなり、上記釘は、化学組成が質量％で、Ｃ：０．００３〜０．０４，Ｓｉ：０．０５〜１．０％，Ｍｎ：０．０５〜０．５％，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．００５％以下，Ｃｒ；１０．５〜１８．０％，Ｏ：０．０１０％以下，Ｎ：０．００３〜０．０４％を含有し、更に、Ｎｂ：０．１〜０．８％，Ｔｉ：０．０１〜０．５％の１種以上を含有し、残部がＦｅおよび実質的に不可避的不純物で構成され、［Ｏ］＋［Ｓ］≦０．０１０％，［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］≦１８．５％であるフェライト系ステンレス鋼の線材より加工され、上記釘を高周波加熱により加熱して上記熱融性接着剤に固着したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１において、上記線材は、さらに、質量％で、Ｎｉ：１．０％以下，Ｃｕ：１．０％以下，Ｍｏ：３．０％以下の１種以上を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上記構成のフェライト系ステンレス鋼は磁性を有するので、釘の高周波加熱が可能となり、この釘の熱により紙製連結帯の側面の熱融性接着剤を溶着して連結することができるので、ステンレス製釘の紙連結釘を提供することができる。
【００１３】
また、上記フェライト系ステンレス鋼は高価なニッケル原料を使用しないので、比較的安価であり、しかも耐食性に優れているから、好適な釘材料である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１（ａ）（ｂ）は紙連結釘の側面図で、同図（ａ）の紙連結釘１０は釘１の軸部の上下部を２枚の紙製連結帯２で連結したものであり、同図（ｂ）の紙連結釘は釘１の軸部の中間を紙製連結帯２で連結したものである。
【００１５】
紙製連結帯２の側面には、図２に示されるように熱融性接着剤３が塗布されている。熱融性接着剤３としては、いわゆるホットメルトを使用すればよい。なお、紙製連結帯の材料としては、紙とポリエチレン等の合成樹脂からなる複合紙も含まれる。
【００１６】
次に、釘は磁性を有するステンレス材料から加工されたものである。このように磁性を有するステンレス材料としては、特開２００６−１６６６５号公報に公開されたものを使用する。
【００１７】
このステンレス材料はＳＵＳ３０４相当の耐食性を有し、磁性を有する安価なフェライト系ステンレス鋼で、上記釘はこの線材を加工することによって形成されている。ステンレス材料は、次の化学組成からなっている。
【００１８】
上記ステンレス材料は、化学組成が質量％で、Ｃ：０．００３〜０．０４，Ｓｉ：０．０５〜１．０％，Ｍｎ：０．０５〜０．５％，Ｐ：０．０４％以下，Ｓ：０．００５％以下，Ｃｒ；１０．５〜１８．０％，Ｏ：０．０１０％以下，Ｎ：０．００３〜０．０４％を含有し、更に、Ｎｂ：０．１〜０．８％，Ｔｉ：０．０１〜０．５％の１種以上を含有し、残部がＦｅおよび実質的に不可避的不純物で構成され、［Ｏ］＋［Ｓ］≦０．０１０％，［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］≦１８．５％である。
【００１９】
なお、Ｃ，Ｎは、鋼の強度を確保するために、０．００３％以上添加する。一方、Ｎｂと結合してＮｂ炭化物を形成するが、０．０４％を超えて添加すると、Ｃｒ炭窒化物が生成して、耐食性，冷間加工性，靱性が劣化する。そのため、上限を０．０４％とする。好ましい範囲は、０．００５〜０．０２％以下である。
【００２０】
Ｓｉは、脱酸のため０．０５％以上添加する。しかしながら、１．０％を超えて添加すると冷間加工性および靱性が劣化する。そのため、上限を１．０％に限定する。好ましい範囲は、０．１〜０．４％である。
【００２１】
Ｍｎは、脱酸のため０．０５％以上添加する。しかしながら、０．５％を超えて添加すると耐食性および冷間加工性が劣化する。そのため、上限を０．５％に限定する。好ましい範囲は、０．１〜０．３％である。
【００２２】
Ｐは、冷間加工性および靱性を劣化させるため、０．０４％以下に限定する。好ましくは、０．０２５％以下である。
【００２３】
Ｓは、冷間加工性および靱性または耐食性をも劣化させるため、０．００５％以下に限定する。好ましくは、０．００３％以下である。
【００２４】
Ｃｒは、基本的に耐食性を確保するため１０．５％以上添加するが、１８．０％を超えて添加すると線材圧延中に再結晶し難くなり、しわ疵が発生し易くなるばかりか圧延ロールと焼き付きが生じ、線材表面疵が多発する。そのため、上限を１８．０％に限定する。好ましい範囲は１２．０％〜１７．０％である。
【００２５】
Ｎｂは、炭窒化物を形成してＣを固定することで、Ｃｒ炭窒化物の生成を抑制し、耐食性，靱性を向上させる（特に溶接部の耐食性と靱性を向上する）。そのため、０．１％以上添加する。しかしながら、０．８％を超えて添加すると、粗大炭窒化物が形成されるため逆に冷間加工性および靱性が劣化する。そのため、上限を０．８％に限定する。好ましい範囲は、０．２％〜０．６％，（Ｎｂ＋Ｔｉ）／（Ｃ＋Ｎ）≧１０である。
【００２６】
Ｔｉは、Ｎｂと同様に炭窒化物を形成してＣを固定することでＣｒ炭窒化物の生成を抑制し、耐食性，靱性を向上させる。また、微細なＴｉ炭窒化物により微細なフェライト粒を得て、靱性を確保する。そのため、０．０１％以上添加する。しかしながら、０．５％を超えて添加すると、粗大炭窒化物や酸化物が形成されるため逆に冷間加工性，靱性のみならず表面疵をも劣化するため、上限を０．５％に限定する。好ましい範囲は、０．０１〜０．２％である。
【００２７】
ここで、Ｎｂは粗大酸化物を形成し難いため、好ましくはＴｉよりもＮｂ単独添加の方が表面疵の観点から好ましい。
【００２８】
Ｏは、靱性を確保するため、０．０１０％以下に限定する。好ましくは、０．００８％以下である。
【００２９】
［Ｏ］＋［Ｓ］は、粗大介在物の生成元素であり耐食性，冷間加工性と靱性に影響を与える。そのため、耐食性，冷間加工性と靱性を向上させるため、０．０１０％以下に限定する。好ましくは０．００８％以下である。ここで、低（Ｃ＋Ｎ）系のフェライト系ステンレス鋼において、量産プロセスで、［Ｏ］＋［Ｓ］を低減させるには、例えば減圧下（１００Ｔｏｒｒ以下）でＡＯＤ精錬することが望ましい。
【００３０】
［Ｍｎ］＋［Ｃｒ］＋［Ｓｉ］は、表面疵に影響を与え、１８．５％を超えると熱間の圧延ロールとの焼き付き性で線材圧延疵が多発する。一方、１８．５％以下であれば、焼き付き性が低下して表面疵が低減する。そのため、上限を１８．５％に限定する。好ましくは、１７．５％以下である。
【００３１】
なお、［Ｏ］、［Ｓ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］は、それぞれの元素の含有量を質量％で表したものである。
【００３２】
なお、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏは、Ｃｒ量の添加を規制しつつ耐食性を向上させるのに有効であり、必要に応じて、Ｎｉ：１．０％以下，Ｃｕ：１．０％以下，Ｍｏ：３．０％以下を添加する。しかしながら、それ以上添加すると冷間加工性が劣化する。好ましくは、Ｎｉ：０．０５〜０．８％，Ｃｕ：０．０５〜０．８％，Ｍｏ：０．１〜２．５％である。
【００３３】
以上のように、Ｃ，Ｎ等の不純物を低減させ、Ｃｕを添加することにより耐発銹性（銹が発生しにくい性質）を向上させるとともに、残留する不純物ＣをＮｂにより固定することにより、溶接部等の熱処理を受ける部位の粒界腐食による劣化を防止する。その効果は、マルテンサイト相より大きいためＳＵＳ３０４に近い耐食性を示す。これは、安定化元素Ｎｂ（ニオブ）の効果であり、鋭敏化による粒界腐食を防止する。
【００３４】
また、Ｃｕ、Ｎｂの両元素の複合添加を行うと、耐食性が向上する。これは、ＣｕにはＣｌを含有する低ｐＨ環境での腐食を抑制する効果があり、Ｎｂと共存することでその効果が顕著となるからである。
【００３５】
このように、上記フェライト系ステンレス鋼線材は、高価なＮｉやＭｏを添加せずに耐発銹性を向上させた材料であるから安価である。また、ＳＵＳ３０４相当の耐食性を有し、冷間加工性・靱性に優れ、磁性を有する。
【００３６】
ところで、上記ステンレス鋼線材は、フェライト系ステンレスなので磁性を有するのであるが、上記線材は、もともとはＳＵＳ３０４の釘等が非磁性で磁石に付かないことによる施工上の不便さを解消すること、食品等に混入した材料を磁気センサーで混入チェックできること等を提供することを狙いとして開発されたものであった。
【００３７】
本発明者らが着目したのは、そのような点ではなく、上記線材は高周波加熱が可能ではないかという点である。ところが、釘材料としては、高周波加熱や耐食性のほか、強度も十分であることが必要である。ステンレスには粒界腐食の問題があるので、ステンレスの加熱は避けたいという強固な先入観が存在するため、磁性材料で耐食性に優れた材料というだけで、すぐに高周波加熱には結びつかないのがこの業界のむしろ常識である。ステンレスの熱処理等には困難がつきまとっているからである。したがって、強度が充分かどうかは高周波加熱後の粒界腐食による強度低下等を詳細に実験評価する必要があった
そこで、ステンレスの弱点の一つである加熱による劣化（粒界腐食）を検証し、十分な強度が確保されているか、ステンレス釘材料として問題ないレベルの機械的性質を有しているか、耐食性は十分かなど、実際に次に示すような適用詳細な性能評価実験を行った。
【００３８】
機械的性質については、従来の鋼製釘と本発明のステンレス釘の耐力を、以下の曲げ試験によって比較評価した。
サンプル；鋼製釘（７５Ｗ８サイズ）およびステンレス釘（７５Ｗ８サイズ）
曲げ試験方法；釘の中央部に５０ｍｍ間隔の支点を設けた単純梁において、支点間の中央部に加力速度２ｍｍ／分にて最大荷重に達するまで単調増大方式で集中曲げ荷重を加え、最大荷重を比較する。
結果；鋼製釘…５９５Ｎ、ステンレス釘…５８４Ｎ（ともに平均値）
【００３９】
これにより、本発明のステンレス釘は対鋼製釘で９８％の耐力を有していることを確認した。
【００４０】
耐食性については、従来のＳＵＳ３０４製釘と本発明のステンレス釘の耐食性をＳＳＴ（塩水噴霧試験ＪＩＳＺ２３７１）にて比較評価した結果、ＳＵＳ３０４と同等の耐食性を有することが確認された。
【００４１】
以上のように、上記フェライト系ステンレス鋼線材はいずれも釘材料として十分に実用的なレベルにあることを確認した。
【００４２】
なお、上記フェライト系ステンレス鋼線材製の釘を上記紙製連結帯に連結するときは、上記釘を等間隔で平行に並べ、高周波加熱炉に搬入して釘の軸部表面を加熱した後、高周波加熱炉から搬出する。次に、図２のように、紙製連結帯２の熱融性接着剤３に各釘１の軸部の表面に押し当てることで釘表面と接触した部分の熱融性接着剤３が再溶融して紙製連結帯２と各釘１が接着すればよい。これにより、図１に示す紙連結釘を得ることができる。
【００４３】
上述のように、上記紙連結釘は、上述のステンレス鋼製の釘を紙製連結帯で連結する構成であるから、その耐食性を活かして百年の防錆を謳う高耐久住宅や、錆が原因で発生する合板施工における黒しみ対策用の釘として使用することができるとともに、紙製連結帯は焼却処分できるので、環境に対する負荷が小さくて済む。したがって、耐食性、対環境性に優れたステンレス鋼製の紙連結釘を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ）（ｂ）は本発明に係る紙連結釘の側面図
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ断面図
【符号の説明】
【００４５】
１    釘
２    紙製連結帯
３    熱融性接着剤
【図１】
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【図２】
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